临近空间飞艇平台的设计是一项极具复杂性和多样性的系统工程，这一点目前无论国内还是国外都已经达成了共识。对于这样一个庞大系统的设计，所涉及到的学科繁多、设计周期也很难控制。如何有效的缩短设计周期，提高设计效率已经成为摆在临近空间飞艇设计者面前的一个难点问题。传统设计方法在应对临近空间飞艇设计中存在的复杂耦合交互时效率低下，无法达到“即快又优”的研究目标。多学科优化设计方法研究耦合多学科系统的设计最优化问题，对于提高临近空间飞艇设计水平具有非常现实与重要的意义。本论文正是以此作为切入点，以多学科优化设计方法为核心研究对象，对优化过程进行改进，并结合相关技术，使之适应临近空间飞艇设计计算与工程实际需要。具体来讲，论文主要开展了以下研究工作：　　首先，研究了基于多学科的临近空间飞艇总体设计方法。在充分分析与飞艇总体设计相关各学科、各系统间的耦合关系的基础上，搭建了可变复杂度建模方法。并进一步提炼出适用于临近空间飞艇总体设计特点的多学科设计优化流程和算法，建立了基于响应面的飞艇总体单级MDF优化方法，并编制了与之配套的优化程序。　　其次，研究了基于遗传算法的临近空间飞艇外形优化设计方法。主要是学科权重问题转化为非线性多目标优化问题，引入遗传算法，并结合前一部分所研究成果，采用混合优化策略，以权重值的分配来调节设计参数的重要程度，进而反映问题的侧重，同样也编制了与之配套的优化程序。　　然后，开展了临近空间飞艇主要设计参数敏感度分析。为了更为有效的进行总体优化设计，同时更为有针对性的对设计方法进行完善，特别针对飞艇设计过程中最为关注的几个设计参数，包括飞行高度、运行时间、地理纬度、有效载荷重量等，开展了系统最优灵敏度分析。　　最后，开展了临近空间飞艇原型系统总体方案多学科综合设计与应用。主要是将前面的建立的设计方法和理论加以应用，并结合研究过程中提炼出的关键技术，开展原型系统总体方案设计与应用，以求验证理论的可行性和实用性。具体开展了临近空间原型系统和技术验证艇两个实例的设计。　　综上所述，通过研究本文主要获得了以下成果及结论：　　(1)针对多学科优化设计中采用近似模型存在的精度问题，本文分别采用了响应面更新策略和可变复杂度方法，来改进近似模型的精度和提高优化结果的可靠性。在此基础上，提出了基于响应面更新的可变复杂度方法，通过响应面的逐步更新提高精度，通过可变复杂度方法，减小近似模型与高精度模型间的差距。　　(2)提出了一套完整的临近空间飞艇平台的总体设计方法和流程。将多学科设计优化技术应用到临近空间飞艇平台的概念设计中，通过对由现有设计方法和多学科设计优化方法得到的方案的对比，证明了多学科设计优化技术在临近空间飞艇平台设计领域中的适用性和优越性。　　(3)提出了将遗传算法和枚举法结合进行混合优化处理的临近空间飞艇外形设计方法，即分为总体设计优化模块、约束模块和外形优化模块，针对分属不同模块采用不同的处理方法。不仅简化了多学科设计优化的计算流程，降低了优化收敛的难度，而且也可以保证模型的合理性和工程适用性。　　(4)通过最优灵敏度分析发现，临近空间飞艇飞行高度、运行时间、地理纬度等参数对飞艇优化设计尺寸有着重要的影响，尽管其影响程度和趋势不同，但均有规律可循；通过临近空间原型系统和技术验证艇的设计应用，发现设计程序合理有效，具备应用可信度；另外，合理的提炼关键技术、对其进行有效的分解，并结合试验进行验证，有助于最终切实解决实际工程中出现的问题。　　总之，论文研究以提高临近空间飞艇设计水平为目的，改进并发展了优化设计方法，并切实将其应用到临近空间飞艇的实际设计中，取得了实用性效果。另外，在MDO优化过程与临近空间飞艇设计应用做了大量探索性工作，为进一步开展临近空间飞艇MDO奠定了良好的基础。