电磁轨道发射技术在军事领域的应用前景及巨大潜力,吸引了世界各军事强国对其在理论和应用上的研究。电枢对于整个电磁发射过程有着重要的影响。C型结构固体电枢是目前固体电枢电磁轨道发射研究中常用的电枢类型。C型电枢中,大电流密度在某些部位的集中分布会导致很高的局部温度,造成轨道电极和电枢材料的熔化、腐蚀和破裂。电枢上的受力分布也受到电流密度分布的影响。在电磁发射的过程中,要求电枢与轨道电极之间尽可能保持良好的金属接触,不发生转捩。接触压力的大小是影响转捩的一项重要参数。因此有必要合理的设计电枢,改善电流密度分布。为了准确掌握电磁发射过程中各种参数的影响,在假设电枢与轨道之间是不分离接触、考虑接触面形态为理想全接触的情况下,本文基于有限元分析软件ANSYS,分析了C型电枢在发射过程中的内部电流场分布,以及由电流场分布所引起的温度场分布特性和所受电磁力的分布特性。采用分层建立模型的方法进行计算,获得C型电枢采用梯度电阻材料对电枢内部电流密度分布的影响规律。内外分层时,观察到电枢内层上通过的电流密度较大,加大内层电阻率,则通过电枢上的电流密度分布变得均匀,各层间电流密度最大值的差异减小;Z向分层的电枢模型,电枢的中间层上通过的电流密度较小,且越向两端越大,依次调整各层的电阻率,使电枢电阻率由两端向中间减小,可使通过电枢上的电流密度分布变得均匀,各层间电流密度最大值的差异减小。计算并简要分析了通过电枢的电流幅值以及电流变化率对电枢受到Y方向电磁力的影响。相同的电流变化率下,随着电流增大,电枢上受力区域的梯度变大,受到最大Y方向力的节点处受力数值和通过电枢电流的平方成正比关系。相同的电流,不同电流变化率下,电枢上节点受力的最大值无变化,但电枢上Y方向力的受力分布情况相差较大。通过对Y方向力的作用范围和方向的分析,认为在电流上升阶段,作用于电枢上的力有利于保持电枢和轨道的接触,而在电流下降阶段,作用于电枢上的力不利于保持电枢和轨道的接触。最后介绍了一组零速度电磁发射实验,并比较仿真计算结果和实验结果,得出仿真计算结果与实验结果较符合的结论。