电磁轨道炮采用全电的发射方式,借助电磁力加速物体至高速,其发射效率等于电能到动能的转化率。如何提升发射效率一直是电磁轨道发射技术的研究热点和发展瓶颈。高功率脉冲电源分布式储能、分时序触发的策略设计是提升电磁轨道发射系统效率的有效途径,但分布储能式电磁轨道炮的实物研制周期长、试验成本高,因此仿真建模成为评估其整体动态性能、研究效率提升方法的必由之路。首先,建立分布储能式电磁轨道发射系统的仿真计算模型。将仿真模型分为三个部分,包括脉冲成形单元、轨道/电枢的阻抗分量以及电枢动力学分量,进行机理研究与模块化建模。（一）脉冲成形单元:介绍了两种脉冲成形单元的电路拓扑,分析比较了各自的优缺点,从电源系统分布储能、分时触发工作模式的安全性角度出发,择取更优拓扑结构;假定回路为线性负载,推导了脉冲成形单元电气特性的解析表达式。（二）轨道/电枢的阻抗分量:分析了发射装置上的电流趋肤效应、速度趋肤效应、分布式储能下滑动接入的导轨等,构建了相应的阻抗分量的数学模型。（三）电枢动力学分量:根据电枢所受电磁力、滑动摩擦力、空气阻力等建立了电枢运动控制方程。在MATLAB/Simulink中建立上述三部分的电力电路模型或数字信号模型,并通过测量模块、受控电压源实现数字信号和电路信号的转换,连接并建立三部分交互关系,最终形成分布储能式电磁轨道发射系统的完整模型。接下来,根据所建立的分布储能式电磁轨道发射系统仿真模型,详细研究其输出特性。将其与炮尾供能的发射方式进行对比,结果显示,采用分布式储能电源系统能有效避免电能用于产生无用磁场或耗散在欧姆损耗中,更多能量传递到电枢动能上,进而实现发射效率的提升。本文研究了影响分布储能式电磁轨道发射系统输出特性和发射效率的主要因素,包括电流注入点的位置、电源级数、导轨长度、电容器电压、电容器电容、电枢质量、导轨电感梯度以及导轨电阻梯度。仿真对比发现,增加导轨电感梯度或者减小导轨电阻梯度,可以在不增加储能电容器、开关等电源系统大功率器件工程造价的情况下,有效提升发射效率。然后,设计并改进导轨结构,实现系统发射效率的提升。基于Maxwell平台,采用有限元电磁场仿真技术,分析导轨上及导轨周围电磁场分布特点,以及影响其分布的因素,包括激励电流幅值和频率、导轨结构。推导导轨电阻和电感梯度计算式,并在此基础上计算了矩形截面导轨、凸性截面导轨、凹形截面导轨、环形截面导轨及其不同几何参数下的电阻梯度和电感梯度。计算结果表明,优选轨道材料、设计并改进轨道结构,能够增加导轨电感梯度或者减小导轨电阻梯度,而增加平行导轨间距既能提高电感梯度又能减小电阻梯度。设计了三种导轨结构,将计算得到的梯度值分别代入前文建立的分布储能式电磁轨道炮模型中计算,结果显示:采用所设计的凹形截面导轨后,电磁发射效率得到大幅度提升。最后,本文采用遗传算法,完成分布储能式电磁轨道炮中多参量优化设计。以发射效率为目标函数,以电容器电压、电容器电容以及电枢质量为设计变量,以设计变量的取值范围、电枢上电流峰值以及电枢炮口初速作为约束条件。最终,设计了总储能为0.3545 MJ的电容储能型分布储能式电磁轨道发射系统,导轨为改进的凹形截面,长度为5 m,可以将质量为43 g电枢加速至3000 m/s,系统发射效率达到54.58%。与优化前相比,发射效率提升了31.87%。