二级轻气炮因能发射各种形状的弹丸,其质量、尺寸和材料有较宽的适应范围,是超高速发射领域中应用最广泛的技术之一。本论文课题是进行二级轻气炮的理论方案设计、弹道实验和数值计算。理论方案设计借鉴了国内外专家的经验,结合项目实际情况,确定选用小口径设计方案。因为发射管的大小直接决定了整门炮的成本,所以在满足实际需求的情况下,并考虑制造加工的实际工艺水平,确定发射管口径为15mm,泵管为40mm。进行弹道实验和数值计算研究的主要任务是得出装调参量与弹速的规律。本文建立了内弹道方程组和气动力数学模型,运用四阶Runge-Kutta法和MacCormack两步差分格式等数值计算方法进行求解,实现了二级轻气炮发射过程的理论计算。计算了在多种不同装填条件下的发射过程。通过对计算数据进行系统分析,总结出装填条件对二级轻气炮发射性能的影响规律。本论文已完成了二级轻气炮的设计和安装,并开展了初步的数值计算和实验研究,为今后的科研工作挚定了基础。