本发明涉及船舶与海洋工程实验技术领域，特别涉及一种渐变攻角海空跨介质航行器薄壁外壳测试系统。包括海面航行艇、摆臂机构、拖拽机构及航行器试验体，其中摆臂机构设置于海面航行艇上，且具有在竖直面内旋转的自由度；拖拽机构设置于摆臂机构上，且与航行器试验体连接，拖拽机构用于收放航行器试验体；海面航行艇通过拖拽机构拖拽航行器试验体在海水内航行时，通过摆臂机构的旋转能够实现航行器试验体渐变攻角的出水试验。本发明能够实现实尺度海空跨介质航行器模型在渐变攻角出水试验，可以对实尺度海空跨介质航行器模型的初始速度、加速度、姿态角度进行较为精准渐变调控，为海空跨介质航行器的设计、控制算法等提供关键数据和理论支撑。