在精密电子、智能弹药等技术的发展过程中,对相关结构或材料进行冲击和过载试验是不可或缺并且非常重要的。组合式气体炮可以使用较少的结构在有限条件下实现覆盖从低速冲击到高速冲击、从低过载到大过载范围内的试验。本文以此为背景设计了可以使用火药或压缩气体发射的组合式气体炮和弹丸回收装置。首先以实验室应用为背景,设计了系统总体方案。整个系统采用模块化设计,火药发射部分和压缩气体发射部分单独设计,安装在同轴滑轨上,二者共用火药发射管、缓冲系统和回收系统,压缩气体发射控制方式采用活塞软控制。针对压缩气体发射控制问题,使用理论计算方法对气体发射控制过程进行了分析,为控制结构设计提供了依据。为了获得发射系统相关参数,使用Matlab/Simulink对系统发射动力学过程进行了分析。首先基于绝热膨胀理论对压缩气体发射过程进行了计算,然后基于单一装药经典内弹道理论对内弹道过程进行了仿真,获得相关内弹道参数,最后对系统后坐运动进行了分析。验证了系统具有将5kg弹丸加速到最大550m/s同时最大过载超过15000g的发射能力。为了保证回收系统对弹丸的安全回收,采用光滑粒子流体动力学方法（Smooth Particle Hydrodynamic method,SPH）和ANSYS/LS-DYNA显式动力学软件,对弹丸侵彻回收系统中土壤的过程进行了数值模拟。首先对描述土壤的经典材料模型进行了讨论,之后对比分析了ANSYS/LS-DYNA中常用的材料模型以及对弹丸侵彻过程模拟的有效性,并与经验公式和试验结果进行了对比。其中,MAT＿SOIL＿AND＿FOAM＿FAILURE和MAT＿PSEUDO＿TENSOR材料模型对土壤变形描述较好,但对侵深预测性较差,并且不适合进行土壤在低围压条件下的仿真工作,而MAT＿FHWA＿SOIL模型对侵深的预测性较好,但对土壤变形描述较差。针对可能发生失稳的弹丸撞击回收箱时二者的破坏问题,采用数值模拟方法对弹丸在土壤中的轨迹进行了分析,获得了弹丸与回收箱发生撞击的可能位置。进而利用有限元法对弹丸撞击回收箱板过程进行了仿真,获得了撞击力和支座约束反力的变化规律。最后根据前文中计算和仿真结果对系统具体结构进行了设计,并对主要结构进行了校核。同时使用原理样机对气体发射控制结构进行了试验,验证了该结构的有效性和可靠性。