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直线感应同轴线圈推进装置是一种多相电源供电的电磁推进器，具有驱动线圈和抛体之间无电联系、动能转换效率高、可推进大质量抛体的优点。本文对直线感应电磁推进器进行了理论分析，建立了直线感应电磁推进器的仿真平台，对其性能进行优化分析。搭建了多段直线感应电磁推进器的实验平台，进行了相关的实验研究。
以网孔矩阵的集总参数电路模型为基础，得出了直线感应电磁推进器的物理及数值仿真模型，推导出了驱动线圈串联、并联及串并联时的变换矩阵，利用MATLAB编写了电容驱动和飞轮发电机驱动两种类型的多段直线感应电磁推进器的仿真程序。该程序能够对直线感应电磁推进器的暂态过程进行模拟，从而得到抛体的运动速度、推力、位移、电源及驱动线圈的电流、电压曲线、抛体及驱动线圈的温升分布。从电磁场理论出发，结合通用的有限元仿真软件建立了直线感应电磁推进器的场-路-机械耦合的2D及3D仿真模型，实现对电磁推进器的暂态过程的分析，得到了其电磁场分布、抛体感应电流的分布规律，同时对两种不同形状的抛体进行了优化分析，为抛体优化设计提供了便利。在编制的仿真程序的基础上，对抛体在第一段的初始位置进行了比较分析，得到了抛体初始位置的最佳值。分析了段与段之间的过渡情况，得到了多段电磁推进器的段与段之间的触发延迟的规律。对比分析了驱动线圈的连接方式及触发时序对推进器性能的影响。比较分析了抛体的电导率及几何形状对推进器的性能影响，对其进行了数值仿真比较。
搭建了多段直线感应电磁推进器的实验平台，采用脉冲电容器作为储能元件，火花间隙开关作为大电流放电开关。利用高速数字信号处理器TMS320F2812为主控芯片实现对实验平台的控制及各种物理量的检测。通过多次的实验得到了稳定的实验结果。在电容初始电压最高为6.5kV的条件下，将300克的抛体加速到312m/s的出口速度。同时对该多段推进器进行了仿真预测。通过对实验结果和仿真结果的对比，进一步证实了编写的仿真程序的准确性。
提出了解决储能电容电压初始值过高的两种方法，即驱动线圈的并联和多相电源供电的方式。通过对模型的仿真比较分析，说明了这两种方法可行性。最后给出了一个2000m/s的电容驱动的多段直线感应电磁推进器的初步设计及其数值仿真结果。在设计的过程中以电容电压初始值作为一个重要的限制条件。从仿真结果可以看出，在电容最高初始电压为90kV的情况下，经过288个驱动线圈的加速，将500克的抛体加速到1943m/s的出口速度。而且抛体温升和机械应力在可接受的范围内。
利用螺管线圈中平面应力应变分析方法对驱动线圈的中平面的应力应变进行分析，得到了线圈中平面的应力应变值。结合暂态仿真程序的结果，利用ANSYS软件建立了驱动线圈和抛体的应力应变的3维模型，对推进过程中的线圈和抛体的应力应变进行校核，保证了设计过程的完整及系统工作的安全。