地面模拟放线系统被用于模拟某型光纤制导武器放线过程,以观测光纤的运动状态以及信号传输质量,而长距离收线装置是放线系统中的重要组成部分,其通过收线轮高速旋转实现拉拽并收集由线包解脱下的光纤。为模拟光纤随制导武器由发射到平飞阶段的运动状态,其容线槽区域内线速度需在规定时间内达到340m/s,最大线速度属于超音速,因此受离心载荷影响,易产生因刚强度不足带来的塑性破坏,同时由于在空气中高速旋转,收线轮对周围空气形成剧烈扰动,受到较大风阻,在空气阻力、离心载荷共同作用下,容易导致收线轮转动功率增大,受额定驱动功率限制,收线轮加速性能下降,将无法满足光纤运动状态的模拟要求。因此,本文针对超音速光纤收线轮的的上述问题,分别从结构、流体两方面对原有收线轮展开特性分析以及结构优化设计,以提高收线装置加速性能。主要工作如下:（1）收线轮力学性能分析及结构优化设计。根据收线性能要求,利用有限元方法对收线轮结构展开静力学分析,研究结构尺寸参数对收线轮质量、强度的影响,并采用响应面方法,以最小质量为目标、刚强度为约束条件对收线轮尺寸参数进行优化设计。（2）收线轮流场仿真模型建立。以尺寸优化后的收线轮为研究对象,分析并确定当考虑空气可压缩性时空气密度、黏度及导热系数等物性参数,建立流体力学计算模型,并对模型的网格划分、边界条件、边界层处理以及仿真方法等方面展开分析。（3）收线轮流场特性分析。针对收线轮风阻损失及其主要影响因素,对超音速工况下收线轮稳态流场的压力、速度分布特性进行了分析,并计算了收线轮风阻力矩及其损失数值。（4）收线轮降阻方案设计。通过在收线轮轴向两侧端面加装轮毂盖的方式降低收线轮风阻力矩,分析轮毂盖对收线轮风阻损失的影响,计算不同轮毂盖尺寸下收线轮在超音速工况中的风阻及其功率损失数值,继而确定轮毂盖最佳尺寸参数,得出收线轮最终结构。（5）收线装置轴系结构加速性能分析。计算了收线轮加速阶段的风阻力矩数值,经过拟合得到加速阶段的风阻力矩随时间变化关系,在此基础上对收线轮降阻设计后的收线装置轴系结构进行动力学仿真,得出轴系结构转动功率,以此判断轴系结构加速性能,并采用有限元方法对轴系结构的转动稳定性进行分析。