国外研究概况活塞驱动装置最早就是应用在发动机上，将能量以液体或者气体为介质推动活塞往复运动而对外做功。1860年法国人兰诺发明第一台自由活塞内燃机，在一定程度上具有很大创新，也受到当时人们的推广应用，但由于自身的很多缺陷，逐渐满足不了生产要求。1897年，德国人狄赛尔研制成液体燃料的柴油机，作为往复式内燃机的发明。往复式内燃机大大缩小了自身体积，从而一定程度上降低了成本，不过内部机构也更为复杂。不过狄赛尔的柴油机的发明是对液体能源的重要应用，这为后来的车辆发展提供重要的基础。1925年法国人皮斯卡拉在前人基础上进一步改进设计了自由活塞发气机，它和涡轮结合在一起组成的动力装置被称作真正的自由活塞发动机。这种发动机有很多优点，比如，整体结构简单，因为没有曲柄结构；稳定性好，震动性小，因为工作时活塞是平衡的，工作时震动很弱；由于活塞不受两侧的压力，摩擦较小，所以整个结构寿命较高；这种发气机还可以组合应用，成并联关系，相互之间工作不影响。这种活塞发动机在现代也曾得到广泛应用。法国二十世纪中期在很多重工业上应用了这类发动机，同种情况也在美国、英国、俄国等国家发生，船舶、电厂以及工厂也引用这种气动机。81017

另一方面活塞驱动系统在军用上也在不断深入应用,两者是互相促进，互相影响，其中轻气炮为典型代表。气体炮是一种特别通用的发射装置，利用活塞的压缩作用，使弹体达到较高速度以满足需要[5]。上世纪中期，这种利用轻气体和活塞装置构成的发射系统的研究已经取得突破进展。论文网

二级气体炮的首次成功发射是在1946年，美国新墨西哥矿业大学利用这装置将弹丸加速到4。3km/s。气体炮装置不仅仅适用于加速弹丸和弹道的研究，也适用于材料在高温高压下的实验[6]。世界很多国家随后也开始将气体炮设备的军事利用，其最主要原因是可以将弹丸加速到10km/s。其中令人惊讶的是美国海军研究所成功做过将一个小弹丸加速到第二宇宙速度的实验。

1989年以美国为主的西方国家开展了AHAF计划。AHAF计划是研究超高速气动物理设备并加以建设的国家级计划。这个计划是建立在国家基础上的，其投资巨大，不过回报也是相当客观的。

1990年，美国利威尔海军实验室开始研究巨型轻气炮，计划建造长129。5m，口径达到

101。6mm的发射炮。当然这个装置的活塞系统要求也很大，在气缸内活塞质量达到一吨。装置内部利用氢气作为介质，制造压力差推动活塞运动。

近年来，日本的冲击波研究所也利用这种活塞驱动装置来研究超高速碰撞、冲击波对材料的影响以及高温高压下材料的性质变化。

2 国内研究概况

国内对活塞驱动系统的研究也涉猎很深，不论在民用上还是在军用上，研究利用程度不弱于国外大多数国家。上世纪中，中科院下属的物理研究所进行高压下等温状态方程的研究，将活塞型高压测试装置提升到5万个大气压的标准。1967年建立中国第一台二级气体炮。

四川大学于1987年末实验成功二级气体炮，这台气体炮装置和活塞驱动装置相似，利用活塞的高速运动和挤压作用产生冲击波和敢问高压环境。有关实验需要利用变化的高温高压环境。

上面说到活塞实验大多会通过计算机数值计算。上世纪，国内相关计算机计算机仿真和数值计算已经具有自己的一系列方法。陈大连的准一维不定常的算法分析了气动特性和数值模拟的问题。吴静、徐南仙利用一定差分格式进行数值模拟计算，所获得的结果和实验结果基本一致。