续航能力是评价飞行器性能优劣的重要指标,而加装副油箱是显著提高飞行器续航能力最直接有效一种方法。在燃油耗尽或飞行器进入突发状态时需要对加装的副油箱实施飞行投放,投放过程中副油箱受强气流干扰,会产生轨迹突变发生危险。为避免此类危险的产生,在设计阶段必须对副油箱投放轨迹进行实验分析从而保证飞行器投放安全。现阶段,在高度模拟飞行器飞行流场的风洞中对副油箱模型实施自由投放实验是在设计阶段获得副油箱投放位姿参数的主要手段,因此,对副油箱模型自由投实验技术进行研究是十分必要的。本文在已有的风洞投放实验理论基础上,对副油箱模型风洞自由投实验系统展开设计及实验研究工作,具体内容包括：(1)针对副油箱模型风洞自由投实验要求,完成副油箱模型风洞自由投实验投放系统的整体设计并对其进行实验验证。结果表明：所研制的自由投放系统能够在承受较大横向风载的情况下对副油箱模型投放姿态进行精确控制；(2)针对副油箱模型轨迹位姿测量要求,开发副油箱模型风洞自由投实验位姿测量系统。选定副油箱模型位姿测量方法,制定图像采集方案并对兴趣标记点布局及安装进行设计。实验表明：所提出的位姿测量图像采集方法能够较好的适用于风洞复杂实验环境,并保证了较高的图像采集质量；(3)研究基于双目视觉理论的序列图像处理方法,针对副油箱模型表面标记点由于模型滚转引起的双目图像对应点难匹配问题,提出了基于自发光彩色编码的标记点匹配识别方法。实验表明：所设计的彩色编码匹配方法能够准确的建立匹配关系,去除消隐现象引起的单幅点。完成了双目对应点的快速准确匹配；(4)根据副油箱模型自由投实验室实验要求,以上述研究为基础,搭建副油箱模型自由投地面实验平台,对副油箱模型风洞自由投实验系统进行地面模拟实验,并对实验数据进行分析。结果表明：所研制的副油箱模型风洞自由投实验系统满足实验要求。