无杆式开口缸高压气动弹射装置是一种新原理发射装置,以压缩空气为动力源推动弹射活塞高速滑动将负载弹出,其密封环境具有冲击强、压力高、速度快、行程长等特点,对弹射装置的密封性能提出了更高要求,密封性能的优劣直接影响弹射品质。本文以无杆式开口缸高压气动弹射装置的密封为对象,开展了弹射活塞高压、高速动密封特性研究。首先,结合无杆式开口缸高压气动弹射装置的密封环境特点,对其弹射活塞密封圈开展选型研究,选择航空液压密封领域的组合式密封结构VL型密封圈用于弹射活塞的动密封,并对VL型密封圈各密封件材料开展力学性能实验,建立了密封件材料参数本构模型,采用流体压力渗透载荷的加载方法模拟高压气体渗透到接触面的影响,动态寻找密封接触面临界加载点,得到了更客观的VL型密封圈密封性能有限元仿真结果。研究预压缩率和气压变化对其密封性能的影响和弹射工作状态下的密封性能,为VL型密封圈用于开口缸高压气动弹射装置活塞的动密封提供了理论依据。基于Isight优化软件平台通过建立近似模型用以替代复杂的仿真计算,利用多目标优化算法NSGA-II对VL型密封圈进行结构参数优化,在保证良好密封性能的同时,增加滑动时唇口密封处动压润滑油膜厚度提高润滑性能,并且降低橡胶O形圈Von Mises应力最大值能够减小疲劳损伤,最终得到一组更佳适用于弹射活塞高速动密封的VL型密封圈结构参数且具有更长的使用寿命。依据VL型密封圈各密封件在开口缸高压气动弹射装置中使用过程中不同的失效形式对其使用寿命进行预测分析,聚四氟乙烯V形圈的失效形式为磨损失效,对V形圈通过实验室摩擦磨损试验的方法进行寿命预测,橡胶O形圈在高压气体交变应力作用下会发生疲劳裂纹失效,基于断裂力学的橡胶裂纹扩展预测方法对O形圈进行寿命预测。为验证VL型密封圈用于开口缸高压气动弹射装置活塞动密封方案的可行性、密封性能的良好性以及仿真分析的准确性,对VL型密封圈的密封效果分别开展了静态密封性能验证试验和弹射动态密封性能验证试验。