一、设备应用领域
一级/二级轻气炮是直接用压缩状态下的轻质气体（氮气）为发射工质，驱动试验弹丸在膛内加速，并使弹丸在炮口处获得所需的高速实验用炮。根据实验所用的弹丸质量及所需的撞击速度决定驱动气体的种类和压力。发射时将注入气室内的压缩气体进行可控的突然释放，把弹丸推出炮膛，进入靶室撞击靶。
超高速碰撞现象研究是冲击动力学、物态方程、高能量密度物理等学科的交叉前沿，其研究成果对航天器防护、武器物理研究以及材料科学研究等具有重要支撑作用。其中的超高速加载技术是幵展这方面研究的重要条件，以空间碎片的防护研究为例，根据的数据，空间碎片直径1-10cm在之间的大约有50万个，直径小于1cm的超过数千万个，碎片与在轨飞行器的相对速度一般在12km左右，其中近地卫星轨道区域上碎片属于中、低密度材料。对于中低密度弹丸、速度在以上超高速碰撞模拟研究对规律的认识非常重要。目前在空间碎片地面模拟研究中常用的加载手段有气炮、轨道炮、爆轰、电炮、聚能射流、激光驱动等。二级氢气炮受原理限制很难达到8km/s以上的速度，三级气炮国内外均已实现了10km/s以上的高速弹丸发射，但是弹托分离、弹丸姿态和完整度等问题仍是目前研究的重点。轨道炮国内外弹丸速度都还处于8km/s以下，爆轰和电炮驱动都存在弹丸和后面爆轰产物分离的问题，聚能射流对弹丸的参数难精确控制和重复，激光驱动目前弹丸质量较小以往的研究（特别是国内）通常受到超高速加载技术的限制 ，以上碰撞实验研究很少涉及，更不能模拟以上的碰撞现象，所以无法揭示隐藏在超高速碰撞现象后面复杂的物理力学问题。
二、功能简介
一级轻气炮由平台支架、气室及发射气动机构、炮管、测速仪、缓冲吸能靶及主体，控制系统组成。当进行材料试验时，由起源提供气压并由气动机构控制所需的压力，气室开火机构快速启动，其他推动子弹加速前进，出炮口后冲击目标靶，然后缓冲吸能机构接收。其中能量吸收器主要防止子弹及靶回弹，所有由高阻尼特性材料组成。
二级轻气炮FLG1500由压缩气炮（首级驱动）、弹丸发射装置（二级驱动）、真空靶室和回收室组成。为首级驱动的压缩气炮，弹丸发射装置（二级驱动）由发射管、隔离膜片及其装夹机构、 发射管等五部分组成。 真空靶室中有弹丸脱壳器、测速系统、用于闪光光照相和高速摄影的光学观察窗口、靶架等。轻气炮是进行高速碰撞实验的专用设备。它可以用来进行材料在高应变率（105-106s-1）下力学性能研究；也可用来进行动态模拟实验和测试元件的动态标定等。其具体功能包括：
（1）材料层裂实验
（2）材料中应力波传播规律研究
（3）得到材料的高压状态方程
（4）应力传感器标定
（5）材料或结构的冲击实验
三、具体构成
轻气炮装置主要由储气装置、发射与控制操纵系统、测量与分析系统、测速仪、中心支撑部件、真空系统，工作压力系统，控制系统辅助设备等组成。轻气炮装置是建立在统一高精度基准之下的一套专用试验设备。部分分述如下：
1.气炮主机系统：高压气室最大压力为300Bar，电磁阀发射方式。（氮气，氦气驱动，主机兼容氢气系统。总长30m，最高发射速度2km/s，发射质量50-10000g，发射倾斜角度小于8°。
发射系统：由储气室、发射体、操控模块、活塞、联接法兰、炮管、支承座、反后座支架等组成。
2.发射管：定制炮钢材质，口径37mm。内孔粗糙度0.8，直线度0.05/米；
3.泵管：高强度合金泵管一套，级炮管内径120mm，内孔粗糙度0.8，直线度0.05/米；
4.靶室：定制炮管对接法兰，窗口和回收端口，气体出口，配置安全阀，兼容氢气设计，预留气体探测，收集，排放系统接口。
5．高压系统：设计高压气室压力为300Bar，液压锁紧，设计压力为30Mpa，含独立实时压力传感器，油压最大不低于30Mpa，配合锁紧机构流量动作时间不高于1min。
6.气炮支撑平台：重型型钢焊接平台，整体铣平，调平起伏控制在0.5mm以内，喷塑或喷漆处理。
7.真空系统：真空泵，阀门，管路和真空测量系统，配置两套真空泵系统，流量分布不低于18L/s和1L/s，双电子真空计。
8.工作压力系统：氢气或者氮气，氦气混合发射，工作气压远程控制，全电磁阀，进口压力传感器（2个），管路，过滤系统；气路整体耐压不低于30Mpa，采用进口主机增压泵，带18L储气室（30Mpa）.
9.全炮控制系统：以PLC或单片机为核心的全炮智能远程控制系统或平板手持控制系统。
10.测速系统：高度集成式测速系统，集成结构光源，探测于一体；采用可见光发射接收模块，方便检修；LCD显示界面简洁，操作提示明确，可同时显示测试时间值及速度值；
