电磁发射技术是通过对发射体施加电磁推力,使其能在极短的时间内达到期望的飞行速度的一种发射技术。它具有低成本、绿色节能、加速力大、出口速度高、发射载荷的质量范围大等优点。电磁发射器主要分为导轨型电磁发射器和线圈型电磁发射器。目前来看,导轨型发射器因为存在电接触,大电流与摩擦会造成轨道的烧蚀,所以轨道的使用寿命较低;而线圈型结构径向力大,同时随着出口速度越大,对同步测控系统的要求越高,因此难以实现超高速发射。总的来说,这两种发射器比直线电机能在更短的时间内将抛体加速到指定速度,但两者的能量转化效率均低于直线电机。故本文从提高发射效率的角度出发,提出了两种特殊构型的线圈型电磁发射器结构,并对其进行了理论分析、计算仿真和实验研究。针对线圈型电磁发射器能量转化效率较低的问题,本论文提出了一种新型的单级TL形电磁发射装置(SS-TL-EL)。首先从原理上分析了SS-TL-EL的电磁特性;然后建立仿真模型,分析了储能电容电压、电容值、初始触发位置等多个参数的变化对发射系统效率的影响,并将SS-TL-EL与传统的单级同步电磁发射装置(TSSSEL)在同等条件下进行发射效果对比,其发射效率分别为17.9%、10.7%。对仿真结果进行了分析,并进行了低电压下的对比实验验证,实验表明SS-TL-EL比TSSSEL拥有更高的发射效率。其次,针对多极矩电磁发射技术发射效率较低的问题,本文在已有的同步感应线圈炮构型的基础上,提出了一种曲折形同步感应线圈炮(TSIC),它能同时实现电枢的直线加速和自旋加速。抛体电枢的自旋有助于解决抛体在高速出口情况下的动力学稳定性问题。首先从原理上对TSIC进行了受力分析;然后建立了仿真模型,仿真分析了不同初始扭转角度对TSIC发射性能的影响。虽然仿真结果表明TSIC较传统多极矩旋转加速模型将发射效率从0.183%提升到0.866%,但相比于传统同步线圈炮的发射效率仍有差距。继而,本文对放电电路进行了改进,使电枢在发射过程中能够二次加速,将发射效率提高到了2.04%,并做了低电压下的对比实验验证,实验表明TSIC实验数据与仿真数据相接近,且在同等电容电压下,改进外电路后的TSIC具有更高的发射效率。最后对两级电磁发射器的级间耦合效应进行了理论分析,并将SS-TL-EL与TSSSEL进行组装形成两级电磁发射器,仿真验证理论分析的正确性。通过仿真计算研究分析了两级线圈电流流向、放电间隔与两级间距对发射效果的影响。在此基础上,讨论分析了SS-TL-EL与TSIC组成的两级线圈型电磁发射器的发射性能。