2019年, 第0卷, 第11期　刊出日期：2019-11-15

  

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  双锻造操作机大车行走系统控制方法探析

  翟富刚, 李瑞阳, 袁龙, 沙迪, 孔祥东

  液压与气动. 2019, 0(11): 1-8. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.001

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  双锻造操作机配合压机联动完成大型高精长轴类锻件的锻造，可以有效提高锻造效率，提升锻件品质。针对双操作机夹持锻件同步行走控制难题，以燕山大学的两台20 kN锻造操作机为研究对象，综合考虑了吊挂系统、大车行走机械和液压系统的特点，搭建了双锻造操作机大车行走系统的数学模型。在此基础上，仿真研究了独立反馈位置同步控制方法、位置速度复合独立反馈同步控制方法和位置速度复合状态差值校正同步控制方法对双操作机大车行走系统控制特性的影响。仿真结果表明，对于动力性能差异较大的两台重载机械手，基于位置速度复合状态差值校正同步控制方法的控制效果最为理想，同时设定操作机A和操作机B的给定位移200 mm、加速度1000 mm/s2时，双操作机大车行走系统的动作响应时间为105 s，同步位置误差为［-0.28 mm，0.02 mm］。研究结果可为双锻造操作机控制提供技术支撑和理论指导，对于提升锻造产品质量和实现锻造生产线的智能控制具有重要意义。
综合应用
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  基于等温活塞的空气压缩方法：多孔介质换热结构的优化

  王晓双, 蔡茂林, 贺韶, 许未晴, 任腾, 陈伟才

  液压与气动. 2019, 0(11): 9-16. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.002

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  活塞式空压机具有压力-流量特性稳定、价格低廉等优点，广泛应用于工业领域。由于压缩时产生的热量不能迅速向环境传导，被压缩空气温度上升，压缩功增加。压缩功转换为热向环境传导以及耗散，导致其工作效率低。提出了一种基于多孔介质的等温活塞结构，吸收并传导压缩空气中的热量，以降低压缩空气温度，减少压缩机的功耗。研究了多孔介质结构参数对压缩机总功耗的影响，对多孔介质长度进行了优化，分析了转速和压缩比对多孔介质长度参数设计影响，得到了多孔介质结构参数的优化方法。
理论研究
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  正流量挖掘机动臂液压系统仿真与实验研究

  刘成强, 丁勇, 孙毅, 姜继海

  液压与气动. 2019, 0(11): 17-22. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.003

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   正流量液压挖掘机主泵提供的流量与给定的控制信号成正比例关系，可以实现流量的按需供给，操控性好，传动效率高，在中型挖掘机中得到广泛的应用。液压挖掘机的动臂动作频繁，能量消耗大，对动臂动作的研究具有重要的意义。以正流量挖掘机动臂液压系统为研究对象，建立了动臂液压系统的仿真模型，并在样机上进行了实验测试。结果表明正流量挖掘机起臂时主泵的压力裕度为1.5 MPa，落臂时主泵的压力裕度为0.5 MPa，正流量控制挖掘机的动臂缸控制特性很好的体现了驾驶意图，操控性好，传动效率较高。
综合应用
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  某型飞机多功能油泵车的设计

  任再青, 张伟, 李浩

  液压与气动. 2019, 0(11): 23-26. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.004

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  针对某型飞机液压系统加油、清洗、液压系统收放性能检测等工作，地面保障设备多、转换过程繁琐、工作效率低下等问题，基于飞机液压系统的维修特点，采用了液压组合油箱，污染自动报警、压力分档调节、触摸屏等技术，设计了多功能油泵车。多功能油泵车由小车主体、液压系统和电气系统3部分组成，同时具有液压系统清洗功能、加油功能、地面泵功能，解决了目前一线维修保障作业中的上述问题，满足机务部队的维修要求，在应用中取得良好效果。
理论研究
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  某型伺服引气阀蝶阀压力损失分析

  曹静, 原佳阳, 徐亮

  液压与气动. 2019, 0(11): 27-31. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.005

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  蝶阀作为伺服引气阀的主阀，其压力损失特性对于伺服引气阀的工作效率、流量控制精度以及下游涡轮起动机性能至关重要。建立了蝶阀压力损失计算的数学模型；通过计算流体力学数值计算方法获取了蝶阀流场总压分布情况，得到了不同工作环境和开启角度时的蝶板压力损失情况。结果表明，供气压力的升高增大了蝶阀压力损失，但不改变蝶阀和涡轮起动机上的压降分配比例；而蝶阀压力损失不受供气温度的影响。对海平面下不同开启角度的蝶阀压力损失进行了试验测试，验证了数学模型及数值计算结果的正确性。
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  小型通用飞机翼根气动性能及流动机理研究

  叶露

  液压与气动. 2019, 0(11): 32-36. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.006

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  小型通用飞机通常需要采用相对简单的增升系统及自身良好的气动性能以满足起飞和着陆阶段的安全和效益的匹配要求，这些与大迎角空气动力学特性有关。而控制翼身结合部的流动分离, 对改善小型飞机的大迎角性能具有重要的工程应用价值。通过数值模拟的方法，对某一典型通用飞机外形的着陆构型的气动性能及翼根处的流动机理研究得出，翼根处产生的马蹄涡及边角涡以及根部前缘吸力峰增高是导致翼根气流分离的主要原因，由此可通过前缘整流、展向整流和中后段三方面进行相关的整流方案设计。
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  基于紧致插值方法对气动制动管路研究

  方桂花, 高旭, 王鹤川

  液压与气动. 2019, 0(11): 37-41. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.007

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  紧致插值方法可用于气动制动管路中气柱状态的分析，考虑管路内的热交换和摩擦因素等影响，利用气体动力学原理建立管路的数学模型。通过一般迎风差分方法对管路进行分析后，再利用紧致差值方法对管路内气柱的状态进行分析，然后结合MATLAB软件进行仿真计算。研究表明：通过紧致插值方法研究气动管路中的重要参数，得出其状态值与理论值基本吻合，从而确保了该方法的可行性，为后续分析气动制动系统中管路部分的研究提供了基础。
综合应用
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  新型无避让液压立体停车装置

  王俊飞, 李艳君, 汪成文, 佘占蛟

  液压与气动. 2019, 0(11): 42-46. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.008

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  针对目前悬臂单立柱无避让立体停车装置由于单边受力而存在倾斜、摇晃、稳定性差、部件易于受损等安全隐患，设计了一种新型无避让液压立体停车装置。该装置采用液压伸缩拉杆与框架支撑结构，实现了存取车停放过程中载车板受力均衡，可有效解决上述问题，且装置采用液压系统作为动力源，通过PLC对系统进行控制,实现了停车速度与位置的精确控制，保证系统安全可靠平稳运行。
工程技术
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  煤矿工作面反冲洗回液过滤系统设计与分析

  张鑫, 赵森庆, 王通

  液压与气动. 2019, 0(11): 47-52. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.009

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  为了有效解决煤矿工作面液压系统可靠性和安全性低的问题，提高系统清洁度，保证综采工作面液压系统能够稳定工作，设计了一种煤矿工作面反冲洗回液过滤系统。首先对过滤站液压系统进行设计，进而应用ProE对各组件及整个过滤系统进行了三维建模，然后通过AMESim仿真平台对液控主阀以及整个液压系统进行了HCD建模和仿真，最后对所设计的反冲洗回液过滤系统的样机进行了试验研究。结果表明:所设计的过滤系统符合设计要求，并在工作时保持良好的启闭特性及速度响应，其过滤精度高且纳污容量大，并在工作时保持良好的流量和压降特性。
理论研究
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  地面装备液压油换油指标研究综述

  王长春, 费逸伟, 马军, 彭显才

  液压与气动. 2019, 0(11): 53-62. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.010

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  地面装备液压油是液压系统的关键部分之一，及时的更换液压油，可以避免装备故障，提高效益。对国内外关于地面装备液压油换油指标相关研究进行了汇总和总结，主要阐述了地面装备液压油的按时换油、按经验换油和按质换油等3种换油方式，并分析比较了优缺点；介绍了国内外现有的液压油换油标准；对比分析了研究地面装备液压油时制备油样的3种方法：实机试验、台架试验和实验室模拟试验；最后从液压油的性能指标和综合指标两方面综述了地面装备液压油换油指标的研究现状。
综合应用
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  微型高压压缩机效率的数值分析

  邓亦攀, 苗娜, 刘银水, 吴德发

  液压与气动. 2019, 0(11): 63-68. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.011

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  斜盘压缩机具有结构紧凑、噪声低以及高速稳定等特点，将其进行微型高压化并应用于天然气、红外冷却、潜水呼吸和气动弹射等高要求领域具有独特的优势。根据斜盘机构的结构和运动特性，结合多级压缩理论，确定微型高压斜盘压缩机的关键结构参数，在此基础上，建立起气缸内进气、压缩、排气以及膨胀4个过程的数学模型，对微型高压斜盘压缩机的各级气缸内的压力曲线进行数值模拟，绘制出气缸工作过程的指示图，研究不同转速对气缸压力变化的影响，进而分析其对等熵效率和容积效率的影响，为提高压缩机的整体效率提供理论依据。
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  先导式安全阀试验与回座失效分析

  郑积泉, 蒋威, 陈宗杰, 吴春源, 曾南强

  液压与气动. 2019, 0(11): 69-72. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.012

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  先导式安全阀是工业生产重要的安全保护元件，GB/T 28778-2012对于先导式安全阀的回座压力有比较严格的要求，实际试验过程发现，一些先导式安全阀启闭压差过大、回座压力太小，甚至个别先导式安全阀存在起跳不回座现象。以某公司AF46Y-25型先导式安全阀为例，研究其导阀结构，分析其动作过程，开展动作性能试验，并进行受力计算分析，探讨该先导式安全阀回座失效的原因。
理论研究
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  多柱塞阀配流往复式容积泵流量调节策略研究

  张占东, 廉自生, 王晨升, 姚利花, 张榕慧

  液压与气动. 2019, 0(11): 73-80. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.013

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  为实现多柱塞阀配流往复式容积泵的流量调节，提出一种基于进液阀在排液行程内延迟关闭原理的流量调节策略。在未考虑柱塞副泄漏效应及配流阀启闭滞后效应前提下，首先借助柱塞运动规律得到了单柱塞腔无量纲化流量方程，并以此为基础建立了单柱塞腔无量纲化瞬时排出流量与排液阀滞后开启时长间的函数关系；之后，借助多柱塞泵的各个柱塞具有相同曲轴安装角度差的结构特点，得出了三柱塞泵整泵无量纲化流量与各自排液阀滞后开启时长间的函数关系；最后，基于功率平衡原理建立了流量调节策略。该策略的核心内容是以负载压力和电机功率计算得出负载所需流量，然后再解算出排液阀所需滞后开启时长及所对应的曲轴转角。以BRW125/31.5C型三柱塞乳化液泵为原型，基于AMESim软件创建了流量调节仿真模型，仿真结果表明：随着负载压力升高，负载液压缸输入流量逐渐降低；在达到压力调节阈值后，乳化液泵需0.25 s 完成流量调节过程。可为乳化液泵的负载敏感化改进设计及面向液压支架动作过程的稳压供液技术研究提供有益借鉴。
工程技术
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  矿用防爆车辆智能稳速制动液压系统设计

  韦建龙

  液压与气动. 2019, 0(11): 81-86. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.014

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  针对矿用防爆车辆在实际运行过程中制动频次高、制动力不足、车辆失速危险性高的安全隐患，从满足矿用车辆制动能量大、制动频次高，系统要求安全可靠、操作维护简单方便的工况出发，基于车速智能检测和自适应电液协调制动技术，设计了一套矿用车辆智能稳速联合制动电液系统，详细阐述了智能稳速联合制动电液系统的设计、选型，探讨了电液系统智能检测及协调控制的技术问题，实现了矿用车辆行驶速度的自适应智能控制，有效避免了车辆失速的发生，提高了矿用车辆驾驶员生命安全保障，降低车辆故障率，提升了煤矿生产效率。
理论研究
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  基于柱塞位移控制的乳化液泵变量方式研究

  王晨升, 苏芳, 韩灏, 贾进生

  液压与气动. 2019, 0(11): 87-91. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.015

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  提出一种新的变量调节方式，采用柱塞位移反馈调节的方法将柱塞的位移信号反馈给电磁铁，进而控制电磁铁的开启时段，使得进液阀在柱塞排液行程中排液，从而改变乳化液泵排液阀的排量，达到变量控制的目的。通过对比分析锥阀和球阀的过流面积、吸/排液效果，选择球阀作为进/排液阀阀芯。利用AMESim软件建立乳化液泵模型并进行仿真分析，结果表明柱塞位移反馈调节的方法能够很好的控制乳化液泵的排量，实现乳化液泵在最大排量范围内的无级调节。
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  基于AMESim与Fluent联合仿真的安全阀启溢闭研究

  王阳阳

  液压与气动. 2019, 0(11): 92-98. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.016

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  为了揭示安全阀启溢闭过程中压力、流量及内部流场的变化规律，对安全阀启溢闭全过程进行自适应动网格瞬态分析。建立了AMESim与Fluent联合仿真模型，在AMESim中构建边界条件及阀芯动力学模型，在Fluent中构建安全阀自适应动网格模型。联合仿真后得出安全阀阀芯最大位移为28.22 mm，流量为868.5 L/min，安全阀内部最大流速为52 m/s，最大压力为1.07 MPa，同时得到了在安全阀启溢闭不同阶段的压力、速度云图和阀芯附近的速度矢量图。研究结果表明，联合仿真可以观测到开启瞬间阀芯的回弹趋势，还能提供安全阀内部流场信息，是一种可以对安全阀进行瞬态流体分析的新方法。
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  基于斯特封的往复密封摩擦磨损界面性能实验研究

  张妙恬, 时剑文, 索双富, 孟国营

  液压与气动. 2019, 0(11): 99-104. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.017

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  斯特封是常用的往复密封件，其中斯特封的PTFE圈性能及活塞杆表面材料在往复密封过程中起着重要作用。搭建往复密封实验台，取4组添加碳纤维PTFE的密封圈分别与镀Cr膜活塞杆和镀DLC膜活塞杆进行往复密封台架实验，实验后获取使用过的4组密封圈作为实验样本，并取1个全新未使用的添加碳纤维PTFE的密封圈作为参考样本。通过三维白光干涉表面形貌仪、场发射环境扫描电子显微镜和冷场发射高分辨扫描电子显微镜分别对实验样本的密封唇进行表面形貌、表面磨损和磨损表面元素进行测定。通过实验测定，得出镀膜材料脱落形成磨粒导致密封圈表面磨损。还对密封圈的加工方法和活塞杆镀膜材料的选择提出了建议。
综合应用
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  泛型直线螺线管型电磁阀运动分析和改进的电压控制

  刘雨晨, 郁林聪, 叶骞

  液压与气动. 2019, 0(11): 105-112. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.018

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  在直线螺线管型高速电磁阀的整个运动过程中，由于铁磁材料的磁化需要一个动态过程，导致其电磁吸力随着铁磁材料的磁化而变化。为了获得一种不依赖电磁阀材料各异性的最优电压控制方法，从静态磁场出发，由电磁阀的理论静态吸力公式建立电磁阀衔铁的动力学模型，通过分析电磁阀的衔铁启动过程，上升运动过程和下落过程，得到各阶段的位移、电流随时间的变化。然后经过前面过程分析得到了采用两段梯形电压控制电磁阀的控制策略，实现了精准控制占空比的目的。
工程技术
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  D11T推土机液压油温升高的热力学研究及技改措施

  李圣芳, 李玉杰

  液压与气动. 2019, 0(11): 113-118. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.019

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  D11T推土机在矿山开采工艺采运排中起着关键的作用，其中液压系统的稳定运行是推土机正常施工作业的必要条件，然而由于冷却器设计不当，常常导致液压系统油温升高。长期高温运行会对机械设备造成不同程度的损害，从而严重影响作业进程。针对D11T推土机设备现状，通过热力学液压系统能量损失功率及液压油温升计算，提出了冷却系统技术改造的相关措施并现场实验验证。经技术改造试运行后，液压油温升得到有效控制，为设备稳定、长周期运行提供了有力保障。
理论研究
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  基于AMESim的船用液压系统管道压力波动研究

  佘洁平, 吴汪洋

  液压与气动. 2019, 0(11): 119-124. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.020

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   通过基于一维非恒定的基本微分方程组,推导出解决水击问题的管道压力波动基本方程，并在AMESim软件中根据管道长细比以及黏性系数的大小，建立AMESim管道系统仿真模型，对管道长度以及管道内径这2个主要参数进行变参分析，来研究结构参数对管道的压力波动的影响，最后得出，通过对压力波动现象较为明显的管道进行长度平均调整并增大管道内径的优化组合方式，可有效地降低压力波动，对理解、使用和设计液压管道具有一定的工程实用价值。
综合应用
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  基于转角和啮合点关系的内啮合齿轮泵排量精确计算

  范宏权, 徐彦, 李晓东, 刘宝玉, 毋嘉豪, 安高成

  液压与气动. 2019, 0(11): 125-129. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.021

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  根据齿轮啮合原理，通过推导齿轮啮合点和转角的运动学关系，得出了内啮合齿轮泵排量的精确计算公式，同时结合界面化的程序设计为排量计算在实际工程应用中提供了便利，并利用3种不同型号的内啮合齿轮泵参数对该公式进行了排量验证，最大误差在3%左右，可为泵的结构参数选择和设计提供基础的理论指导。
理论研究
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  同步阀原理性误差分析与全补偿理论的建立

  蒋淋, 姚平喜

  液压与气动. 2019, 0(11): 130-135. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.022

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  通过分析传统同步阀误差产生的机理，提出原理性误差全补偿的设计理论，并根据该理论设计出一种具有三级结构的新型同步阀。用MATLAB定量分析负载压差和入口流量变化对可变节流口面积的影响，创新节流口形状，这种特殊的节流口形状能通过阀芯的线性位移补偿非线性误差。新型同步阀能适应大范围的负载压差和流量偏差，可以承受的最大偏载达到最大负载的40%，入口流量可在额定流量的正负50%内变化，从补偿原理性误差的角度提高了同步阀的精度。
综合应用
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  弹性胶泥冲击加载缓冲器设计

  王登, 高跃飞, 陶哲, 刘洋

  液压与气动. 2019, 0(11): 136-141. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.11.023

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  在进行火炮后坐运动动态模拟实验时，为了使被试火炮产生与实弹射击相同的后坐动态响应，需要对冲击加载载荷进行控制。通常可在冲量发生器和后坐部分之间加装缓冲器，利用缓冲器的刚度特性，控制传递到后坐部分的载荷，以实现与火药燃气形成的炮膛合力相同的变化规律。根据火炮后坐动态模拟实验的需求，应用新型弹性胶泥材料，设计了用于冲击载荷控制的加载缓冲器。利用被试火炮后坐运动的数学模型，在MATLAB/Simulink中建立了后坐动态模拟试验的仿真模型，对后坐运动及缓冲器参数进行了仿真计算。仿真结果表明，弹性胶泥缓冲器可以较好地实现火炮发射的炮膛合力，满足火炮后坐动态模拟实验的要求。