针对现有灭火设备难以扑灭的高层和超高层建筑火灾，本文研究了气动发射式高层建筑灭火炮。现有的高层建筑火灾扑消主要采取人员进入火场内部使用小型设备进行区域灭火与外部通过消防水炮进行喷洒灭火相结合的方式。这种灭火方式对于高层建筑上层火灾往往无能为力。本文研究的气动发射式高层建筑灭火炮可以远距离将装有干粉灭火剂的灭火弹投送到火场内部弥散灭火，弥补了上述灭火装备的不足之处。本系统配有可移动载体和计算机火控系统、采用无火药的气动发射方式。根据中国现有建筑的楼层高度和房间面积，做了相应的射击诸元研究和弹载灭火剂量研究。因此在射击精度、城市使用环境和实际灭火效果上都具有可靠性和适用性。该系统也适用于森林、机场、仓库、石油化工企业、储罐区、港口码头等场所的远距离灭火工作。本文首先研究了现代高层建筑火灾特点、高层建筑灭火技术的应用和发展现状，并根据实际需求确定了适用于高层建筑远程灭火的气动灭火炮系统方案。然后研究探讨了气动灭火炮的工作机理，并对发射机构进行了详细的研究设计。研究中采用伴随式击发射方式，解决了高压空气发射击发时需要瞬态达到膛内发射全压的难题。最终对灭火炮的机械本体结构和控制系统进行了全面系统的研究设计工作，并对灭火炮辅助设备进行了配置。研究中基于击发装置的结构特点，对灭火炮的击发过程进行了动力学分析，建立了击发过程动力学模型和膛内气体参数模型，给出了击发过程灭火弹运动方程。利用MATLAB对击发过程进行了仿真分析，得到了击发过程膛内气体参数变化特性。研究了不同击发角对击发特性的影响，得到了最优击发角。借助ANSYS软件对击发装置的动态过程进行了研究。研究结果表明伴随管式击发装置能有效地解决瞬态达到膛内发射全压的要求。针对灭火弹的膛内运动过程进行了分析，建立了灭火弹运动过程动力学模型以及弹后气体膨胀过程的气体动力学模型。利用MATLAB分析软件对击发和发射过程进行了运动学和动力学分析解算，建立了灭火弹炮口初速随气室发射气压的关系曲线，绘制了炮口初速与发射气压的对应关系表。根据内弹道方程推导出了发射过程后坐力随时间变化曲线，利用动力学分析软件对灭火炮发射过程炮身的动力学响应进行了仿真分析，得出了炮身在不同发射角时的动力学响应曲线，验证了灭火炮发射稳定性。基于火炮经典外弹道理论，对灭火弹外弹道进行了分析，建立了外弹道数学模型。根据灭火弹对目标点的撞击要求，如侵彻角度等参数，建立了灭火弹撞击目标点时的外弹道优化方程，进而确立了目标点参数与灭火炮发射气压和发射角度的对应关系，从而建立了灭火炮发射射表数据库，并规划了射表的查取方式。根据不同高层建筑火灾现场的特点，研究了目标点在直角坐标系和球面坐标系下的参数求解方法，并建立了目标点参数解算数学模型。根据灭火炮的目标点参数解算方法和射表数据库的查询特点，研究了灭火炮控制系统结构，进而对高层建筑灭火炮的软件系统进行了研究设计工作。根据灭火炮的工作特点和火场环境确定了灭火弹的总体方案，并着重阐述了弹体结构及引信控制系统的研究方法和过程。在此基础上，深入研究了灭火弹发射时的受载情况，利用ANSYS软件对该环境下弹体关键部位的发射安全性进行了分析。