本文介绍了“多弹种榴弹步枪”的相关国内外发展背景、趋势和其中各弹种的分类和发展趋势。 鉴于面杀伤武器如霰弹的射程、射速不太高的情况，本文提出了二次发射这一新的原理，即令弹丸在出膛口后的外弹道阶段再点燃火药进行再次发射的原理，以此来达到增程增速的目的。在二次发射的原理设计思路下，本文介绍了霰弹、榴弹以及脱壳动能弹这三种新型弹的简要结构设计特点。 本文详细阐述霰弹、榴弹以及脱壳动能弹这三个弹种基于二次发射原理的经典普通弹道的数学物理模型，并以20mm榴弹步枪为例进行了仿真计算，比较了这三个弹种与无二次发射的经典普通弹道的射程、射速，得出了二次发射增程增速的结论；讨论了对于有二次发射的弹丸在空中以时间进行或以射程进行二次发射这两种方式对最终射程、射速影响的不同。在优化设计中，本文建立了以二次发射原理为基础的经典内外弹道优化模型，其优化结果表明，在相关的枪械以及弹药的设计中，还有很大的改进余地。在结果分析中，分析了各阶段的参数变化对主要技术指标的影响，为设计者提供了参考与指导。 本文所设计的相关软件功能完整，界面友好，仿真计算与优化设计为基于二次发射的枪械和弹药结构设计与改进提供了理论指导以及一个良好的实用工具，满足了课题的辅助设计的需要。