电磁推进技术是一种电与磁相互作用产生推力将物体加速到预定速度的技术。该技术具有成本低、效率高、出口速度快、能源清洁、可大范围调节推进物体的质量等优点,其在新型武器、航天航空、高速运输等领域具有广泛的应用前景。由于工作原理和模型结构的不同,电磁推进器可大致分为三类:导轨型、线圈型和重接型。虽然这些类型都有各自的优势,但也存在一些固有缺陷,比如导轨型的直接电接触会导致严重的烧蚀和磨损;线圈型的径向压缩力大于轴向推动力;重接型的抛体电枢形状受到了限制。针对上述推进器的技术缺陷,本课题组基于径向磁场和环向电流相互作用产生电磁力的思想提出了一种多极矩电磁推进结构,该结构不仅在一定程度上改善了传统推进器的一些缺点,还具有独特的自旋稳定特性。在自旋稳定发射方面,目前的研究主要集中于多级扭转结构,该模式的缺点主要表现为效率较低、结构复杂。基于当前存在的问题,本论文提出了一种新型双层鞍形多极矩电磁推进结构,并对此展开了仿真计算以及实验研究。本文首先从理论上对多级矩电磁推进系统的电磁特性进行了分析;其次构建了常规的单级多极矩电磁推进模型,并对影响推进性能的变量进行了优化分析;考虑到扭转多级多极矩电磁推进系统的旋转效果不佳,对不同电枢结构上的涡流分布进行探讨,进而构建了开槽型单级多极矩电磁推进模型,并仿真分析了不同的垂直槽数目、深度、宽度以及不同的扭转角度等参数对系统旋转特性的影响。仿真结果表明,相对于常规结构,开槽型单级多极矩结构的旋转效果更优,但该结构降低了电枢的直线出口速度,系统的能量转换效率也不高;接着,建立了一个单级双电枢电磁推进模型并对其展开了仿真计算,从计算结果得出该模型的能量转换效率提升的幅度不大,因而提出了一种新型的单级双层鞍形多极矩电磁推进模型,从涡流分布和加速力两个角度仿真分析了该模型的旋转特性。仿真结果表明,相对于前面研究的多极矩结构,该结构既能明显改善系统的能量转换效率,又能显著提高电枢的直线出口速度和旋转速度;最后制作了一个单级双层鞍形多极矩电磁推进装置并对其进行了实验研究,得到的实验结果与仿真结果一致,验证了该装置的可行性和优越性。