[发明专利]一种基于ISIGHT软件的弹丸全弹道优化设计方法

权利要求书

1.一种基于ISIGHT软件的弹丸全弹道优化设计方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、确定弹丸全弹道综合分析流程；

所述弹丸全弹道综合分析包括：弹丸结构特征量分析、内弹道性能分析、结构强度校核、弹道性能分析、飞行稳定性分析和终点效应分析；

所述弹丸全弹道综合分析流程具体包括：

S11、建立弹丸结构特征量计算模型；所述弹丸结构特征量包括弹重、重心位置、极转动惯量和赤道转动惯量；

S12、建立内弹道计算模型；所述内弹道计算模型用于根据枪械结构和弹药装填条件，分析弹丸在膛内运动时内弹道诸元的变化规律；

S13、建立弹丸强度校核计算模型；所述弹丸强度校核计算模型用于计算枪弹发射时弹丸所受的挤压应力、剪应力及切向应力，并验证其是否满足预设的强度条件；

S14、建立外弹道计算模型；所述外弹道计算模型用于根据弹丸飞行时的质点外弹道特性，获取质点外弹道的弹道诸元和弹道曲线；

S15、建立弹丸飞行稳定性计算模型；所述弹丸飞行稳定性计算模型用于计算旋转弹丸的飞行稳定性；

S16、建立终点效应分析模型；所述终点效应分析模型用于衡量弹丸在目标区域的运动规律、对目标的作用机理及威力效应；

S17、确定弹丸全弹道综合分析流程；

所述综合分析流程为：依次执行弹丸结构特征量计算模型、内弹道计算模型、弹丸强度校核计算模型、外弹道计算模型、弹丸飞行稳定性计算模型以及终点效应分析模型；

S2、确定弹丸的基本结构，建立弹丸全弹道优化模型，并基于ISIGHT软件确定所述优化模型的优化参数、优化目标以及优化约束条件；

所述弹丸的基本结构包括弹丸的外形尺寸、弹丸的元件尺寸以及元件材料；

其中，所述弹丸的外形尺寸设计包括弹丸全长、弹丸尾锥角、弹丸尾锥长度、弹丸圆柱部直径、弹丸弧形底部直径、弹丸弧形高度、弹丸弧形部半径；

所述弹丸的元件尺寸设计包括弹丸壳内腔弧形高度、弹丸壳厚度、弹丸尖部圆弧半径、弹丸尖部圆弧高度、弹丸壳内尖部圆弧半径、弹丸壳内尖部圆弧高度、钢芯圆柱部直径、钢芯弧形部圆心下移量、钢芯弧形部半径、钢芯弧形部小端直径、钢芯弧形部高度；

所述弹丸弹壳和钢芯的材料为钢，铅套的材料为铅；

所述基于ISIGHT软件确定所述优化模型的优化参数具体为：

基于ISIGHT软件的DOE模块，设置DOE模块的目标响应、灵敏度分析因子、参数水平以及约束条件，确定灵敏度分析因子对弹丸全弹道综合分析流程中各模块的影响程度，并从中选择出最终的优化参数；

所述基于ISIGHT软件确定所述优化模型的优化参数进一步包括：

a)在DOE模块中设置其目标响应为：

a1)选取最大膛压、枪口速度作为内弹道计算模型的目标响应；

a2)将弹丸在空气飞行过程中以最大弹道高、400米处射速作为外弹道计算模型的目标响应；

a3)以保证弹丸稳定飞行的膛线缠度设计要求、陀螺稳定因子作为弹丸飞行稳定性计算模型的目标响应；

a4)选取圆柱部承受压应力和剪应力、弹丸壳切向应力作为弹丸强度校核计算模型的目标响应；

a5)将400米处射速作为终点效应分析模型的目标响应；

b)在DOE模块中，将弹丸基本结构中的18个结构参数作为灵敏度分析因子；

c)在DOE模块中设置其参数水平为：

弹丸全长、弹丸弧形高度及弹丸弧形部半径相对初始值的变动范围均设置为-10％～+10％，弹丸尾锥角参数范围设置为60～90，其余14个结构参数相对初始值的变动范围则设为-5％～+5％；

d)在DOE模块中设置其约束条件为：

最大膛压≤300Mpa、最大弹道高＜5.0m、最大膛线缠度η_max＞35，陀螺稳定因子Sg＞1、弹丸圆柱部承受压应力σy＜30Kgf/mm²、弹丸圆柱部抗剪强度τ＜28Kgf/mm²、弹丸壳切向应力σ＜30Kgf/mm²；

所述最终的优化参数为：弹丸全长；弹丸弧形高度；弹丸圆柱部直径；弹丸弧形底部直径；弹丸弧形部半径；弹丸尾锥长度；弹丸尾锥角；弹丸壳厚度；钢芯圆柱部直径；

S3、基于ISIGHT软件定制全弹道优化设计流程，获得全弹道综合性能最优时的弹丸设计参数。