研究開發水下發射技術和實驗手段，是實現水中兵器發展的必不可少的環節。美國海軍已實現水下發射一級火藥輕氣炮加彈托，實現了發射1500m/s速度的水下射彈、接近水的聲速，并用陰影法觀察到了射彈誘導的水中激波(JD Heubes,Exp.Fluids,2001,30:57-64.)。目前，空氣動力學的知識已經豐富，但對水中可壓縮性的研究還僅僅是開始，主要原因是缺乏相關的實驗手段，特別是超高速發射裝置。

二級輕氣炮加載技術是當代實驗研究物質物態方程和沖擊力學行為的一個重要手段和實驗方法之一,在科學研究中起著重要作用，為了研究材料的動態物理學性質,1946年美國人研制了第一門利用輕氣體來進行發射的氣體炮,此后,以輕質氣體為工作介質的各種類型輕氣炮裝置相繼問世,并廣泛用于研究金屬、巖石、絕緣材料及其它有關材料的動態物理力學性質,包括高壓狀態方程、材料破壞性準則、彈塑性本構關系、絕緣材料的導電率等不同材料中沖擊波和應力波的傳播等特性；用二級輕氣炮做動態力學性能實驗有如下優點可得到較炸藥平面波發生器低得多的實驗壓力下限；加載條件簡單,易于控制加載時間、應力波形和幅值,以及卸載條件等載荷特性,因而實驗重復性好；發射時無轟鳴聲,適于室內實驗；可實現受擊樣品的回收,以便對回收樣品進行宏觀與微觀的分析研究；所以在輕氣炮動能武器效應研究、地球空間物理研究、航天器防護研究以及高應變率下的材料性能研究等領域有著廣泛應用，是目前國內外非常通用的高速、超高速加載系統，例如CN106679500A專利中(1)不具備在水下工作能力；(2)自由度差，不容易進行跨級工作能力；(3)一級驅動采用壓縮氣體驅動的二級輕氣炮對炮體結構密封性要求高；(4)壓縮氣體的能量密度不夠高，不易打出較高的彈速；所以極大的限制了測試實驗的多樣性。

1995年，日本東北大學流體科學研究所試驗成功一種小型二級輕氣炮，發射管內徑1.8mm、射彈質量10mg，在空氣中速度達到了5km/s以上(佐藤孝司，等，1995年日本激波學術會議論文集，pp.235-238.)。