在工程应用中,许多研究方向均与入水问题相关,面对水下航行体未来“高速化”、“跨介质”等发展趋势,水洞、水槽试验亟需试验模型具备更高的发射速度,从而必须构建更强的试验模型驱动能力,使试验模型达到较高的速度。航行体模型发射气炮装置研制旨在设计一套发射机构,要求模型出炮口速度大于300m/s,模型质量大于1kg,用于模拟航行体真实入水后的入水冲击、入水空泡和入水轨迹等现象。构建了发射气炮总体模型,介绍了发射气炮的工作形式及工作原理,对比了不同工作气体的优缺点,确定了空气作为工作介质。分析了内弹道中关键参数与弹体速度的关系,得出了高压气室压力、高压气室容积、弹体质量、发射炮管长度的具体数值,为发射气炮的结构设计提供了输入参数。基于高压气室容积不可忽略的考虑,建立了发射气炮内弹道修正方程。对自励式快开阀进行了气动方程构建,给出了快开阀中各个腔室的结构尺寸,仿真分析了各个腔室的变化规律,得出了快开阀的响应时间。仿真了不同发射炮管长度、不同高压气室压力条件下的弹体发射全过程,获得了弹体速度与运动时间的变化规律,分析了流体仿真结果与数值仿真结果差异的原因,验证了内弹道分析结果的正确性。此外,针对弹前空气阻力不可忽略的考虑,引入压力损失因素并联立理想气体状态方程、弹体运动方程等构建了基于压力损失的发射气炮内弹道模型,分析了弹前空气阻力对弹体速度的影响程度,给出了可以不考虑弹前空气阻力影响的适用范围,为其他发射气炮的研制提供了参考价值。根据内弹道及流体仿真结果,对发射气炮进行了结构设计,介绍了各零部件的作用及设计依据,并对辅助发射气炮工作的关键器件进行选型。完成了发射气炮的加工、装配、检查等工作,在确保发射气炮具有足够安全性能的前提下,进行了发射调试试验,实验结果表明:快开阀响应时间极短,自励效果充分显示,验证了自励式快开阀通过注排气来控制弹体发射是合理可靠的。