活塞驱动技术的应用和研究遍及各个方面，比如以下方面：

（1）发动机的应用和改良，包括车辆和工厂动力装置的应用。

（2）军事方面应用，包括弹体的发射结构和抛洒方式等；

（3）冲击波特性和规律的研究，包括压缩波的研究和对材料在冲击波作用下的特性研究， 比如动态屈服强度、相变和层裂强度等；

（4）提供高温高压环境，研究材料在高温高压下的电磁性能，比如电导性和磁导性；

（5）研究材料尤其是透明材料在高温高压下的熔化特征； 不过由于很多原因，实物研究一定程度满足不了要求，比如装置的尺寸和参数的要求在

实际操作中难以达到和把握。所以我们会通过数值模拟计算实验过程，通过模拟仿真来分析 各个因素对性能的影响。

1。2 研究概况

1。2。1 国外研究概况

1。2。2 国内研究概况

1。2。3 本文主要工作

活塞驱动装置作为一种具有广泛应用性的基础装置，它的工作过程和相关参量的变化导 致其状态参量的变化趋势问题就显得特别重要。但不可能每个参量和每种类别的活塞装置都 进行实验，而且仅仅依靠实验也不能得到准确答案，所以实验不是最好的解决方法。现在采 用数值计算并利用计算机得到相关曲线图则能更方便更准确的分析参量对装置性能的具体影 响[8]。

为能达到通过计算数据了解各种参数对活塞系统性能的影响，本文首先分析系统工作过 程，并对不同的阶段从平衡状态、能量[9]和流量角度[10]列出相关方程组，并对方程组进行离 散化。选择合适的差分格式和合适的顺序，利用龙格库塔法进行数值计算。本文给出了具体 模型和各个变量的初值，只需要利用 MATLAP 编写合适程序，最终得到压力、速度、温度等关 于时间和活塞位移的曲线图，并参照曲线图进行结果分析。然后改变相关参量，如充气量、 温度、储气罐初始压力、活塞质量和膜片破裂压力等得到相应曲线图，相互比较，总结出提 高活塞驱动装置性能的方法。

2 活塞驱动装置的内弹道过程

2。1 引言

本文的活塞驱动装置的内弹道过程和气体炮内弹道问题类似[11]，不过本文不研究后期弹 丸的运动，但相对来说也是挺复杂的，它涉及储气罐和另外两个气室的压力变化、能量变化、 温度变化和活塞的运动规律以及膜片破裂后的释放气体问题。

采用高压储气罐向驱动段充气而驱动活塞。较低的充气压力可能会使驱动段右侧气压到 不到膜片破裂压力而使活塞做往复运动。但较高的压力又对装置材料提出较高的要求，所以 合适的气压充气对整个过程很重要。在此选用分子量小、高声速、化学性质不活泼的氮气作 为工作介质[12]。

2。2 活塞驱动系统机构

活塞驱动系统由高压储气罐、活塞、驱动段、锁定装置和膜片等装置组成。可以分为高 压充气部分、低压驱动部分、压缩段三个部分。高压充气部分包括密闭性和刚度较高的高压 储气罐和充气口以及锁定装置，作为整个系统的动力装置；低压驱动部分即驱动段内活塞左 侧以及活塞构成，此部分由锁定的充气孔和高压充气部分连接起来；压缩段为活塞右侧包括 最右侧的膜片，两个低压气室由活塞隔开，各自分别独立。整个装置隔热且密闭性和刚度都 符合要求，不会出现漏气和破裂现象的发生。活塞驱动装置的结构示意图如图 1：