本实用新型属于火箭发射系统地面设备工程应用领域，公开了一种分段式气动阀执行机构。该执行机构通过控制第一电磁阀通电为第一气动阀提供操纵气，控制第一电磁阀开启向气缸右腔通气，推动辅助活塞与主活塞向左移动，推动拨叉带动阀门至15％开度；通过控制第二电磁阀通电为第二气动阀提供操纵气，控制第二电磁阀开启向气缸中腔通气，推动主活塞向左移动至缸体最左侧，推动拨叉带动阀门至全开状态；通过控制第三电磁阀通电为第三气动阀提供操纵气，控制第三电磁阀开启向气缸左腔通气，推动主活塞向右移动，拉动拨叉带动阀门至全关状态。本实用新型执行机构分两段固化二级阀门的开度，可以提高二级喷水近程转远程的响应时间，提升阀门动作的可靠性。