传统的飞行器设计模式是经典的串行模式，随着设计方法的不断改进以及计算机运行能力的提高，多目标优化设计得到人们越来越多的关注和重视。多目标优化设计能够同时考虑多个方面的影响因素对飞行器整体进行设计，并广泛的被世界各地的科研机构和商业组织运用到各项科研和工程中。通常情况下不同的设计目标对设计参数的变化方向是相反的，因此需要采用最优化理论在解决这一系列问题。常用的最优化理论方法包含单目标及多目标的形式，对于绝大多数的理论都是在原有的单目标求解的理论基础上，采用某种方式把多目标问题转化为单目标问题进行求解。本文研究了单目标遗传算法，单目标微分进化算法以及BFGS算法用以解决单目标优化问题，并发展了 BFGS/GA混合算法用来快速的得到优化结果。对于多目标问题通过引入非支配排序的方法，分别用遗传算法和微分进化算法进行优化求解。随后把多目标遗传算法和多目标微分进化算法用来进行多学科优化设计，优化了一个升浮一体飞行器，得到了较好的设计性能。