高空环境下高速气流横掠光学窗口表面会产生严重的气动压力、热效应，这使得航空光谱相机对地观测的成像质量受到影响。本文主要针对高空高速航空光谱相机成像性能地面检测设备研制过程中，对高空高速环境仿真模拟的需求，提出一套在地面建立高空气动热和气动力环境模型并进行光学窗口在其环境下气动压力、热效应仿真的方案，为在地面研究和分析高空高速环境下气动光学效应对光谱成像性能的影响创造出科学的试验条件。　　开展了高空高速环境半物理仿真方法的研究。首先以计算空气动力学为基础，结合CFD仿真技术进行了高空高速环境建，分析了不同飞行条件对光学窗口外表面气动压力、气动热效应的影响。基于Labview平台设计了上位机数据采集软件实现对气动效应分析所得压力、温度载荷等数据的集成。　　然后，基于有限元流固耦合、流热耦合模型，仿真高空高速环境下气动压力、气动热载荷对光学窗口的作用，进行光学窗口的热光学分析。利用Zernike多项式对光窗面型变形进行拟合并输入光学软件，以MTF及波像差为评价指标，分析光学窗口变形对光学系统成像性能的影响，最终确定合理光学窗口厚度。　　最后，以气动压力、热效应的仿真和载荷计算，以及光学窗口厚度设计的理论分析结果为基础，参与研制了实物实验部分一气动效应模拟装置，并对其组成配置、技术指标、研制方案，以及实验步骤进行了详细设计。利用装置样机进行了高空高速环境模拟实验，实验结果表明利用该样机可模拟目标飞行条件下气动压力、热环境。进一步，提出了将气动效应模拟装置应用于光谱相机成像性能检测的实验方案，为机载光谱相机的地面检测工作奠定基础。