机载火控系统作为飞机武器系统的重要组成部分,对其识别能力的检测至关重要。目前常用的外场检测方法为利用飞机、导弹等空中机动目标作为被跟踪目标,火控系统直接跟踪这类真实目标进行检测,这种检测方法需要耗费大量的人力物力,因此需要设计一套能够在外场快速、经济地进行机载火控系统跟踪测试的系统。本文设计的测试系统利用光电靶模拟的虚拟图像作为被测目标,极大地降低了跟踪测试的难度与成本。本文负责完成机载火控系统测试用目标靶的结构设计与优化。本文首先根据设备使用方提出的目标靶使用环境与性能指标要求,确定了目标靶的系统方案,其主要组成部分为靶体、二维调节机构与车体三个部分,并确定了各部分结构应当实现的功能,本文将结合有限元法与计算流体力学对目标靶进行设计和研究。基于目标靶的系统方案,完成了二维调节机构和车体的结构设计,并通过相关计算选取了合适的驱动元件,使得目标靶能够实现俯仰角-45°～45°的连续变化、方位角-60°～60°的连续变化以及加速度大于1m/s~2的直线往复运动。之后基于有限元法,利用ANSYS Workbench中的静力学模块和瞬态动力学模块对目标靶在自重载荷和水平惯性载荷作用下的力学性能进行了研究。研究结果显示,目标靶在自重载荷作用下的最大位移仅为0.55mm,且水平惯性载荷对目标靶产生的影响较小,证明了目标靶结构具有良好的稳定性。为了保证目标靶在25m高的楼顶具有良好的抗风性能,对目标靶在风载荷作用下的力学性能进行了详细的研究与分析。首先以目标靶的阻力系数为评价标准,利用Fluent进行模拟实验,对目标靶在不同姿态下阻力系数的变化情况进行了研究,据此发现了目标靶多姿态下的气动特性规律。之后结合目标靶的气动特性规律,对目标靶不同姿态下所受到的倾覆力矩进行了研究,发现了目标靶多姿态下的倾覆力矩变化规律,并证明了目标靶在7级横风的作用下具有良好的抗倾覆性能。最后基于俯仰角和方位角对目标靶所受倾覆力矩大小的影响是相互独立的假设,提出了目标靶在7级横风作用下所受倾覆力矩的经验公式,能够帮助操作人员估算目标靶处于不同姿态下受到的倾覆力矩,具有良好的实用性。为了实现目标靶的轻量化与刚度的提升,首先参照目标靶的力学分析结果,确定了对外框进行减重、对箱体进行刚度增加的优化方案,然后结合敏感性分析、试验设计、近似模型构建,提出了一种基于克里金模型与二次多项式响应面的目标靶优化方法,通过本方法分别构建了外框和箱体的输入输出近似模型,接下来利用遗传算法得到了外框与箱体的Pareto最优解集,选取了一组点作为最优点对外框和箱体进行了优化,并与优化前的性能进行了对比,对比显示优化后的外框质量减少了17.13%、箱体最大变形减少了29.29%,证明了此优化方法的可行性。最后为了检验目标靶的功能参数与抗倾覆性是否满足设计指标要求,通过实机实验的方法,对目标靶的基本功能与在风场作用下的抗倾覆性能进行了验证,证明了目标靶结构的稳定性。