针对传统飞艇外形设计过程中仅将阻力作为优化目标的问题,先参照多学科优化设计理念,在原有阻力模型的基础上,引进体积与表面积对飞艇外形优化设计的影响,建立飞艇优化的数学模型,构建优化框架,再结合最优化设计中的复合形法,依据双向并行探索理念,提出一种改进复合形法,并将其运用到飞艇外形优化中,结合优化值给出不同需求下的优化设计方案,最后结合实际算例仿真分析得出改进复合形法对于飞艇外形的优化是可行的结论。

为了研究环境参数及外形布局对平流层飞艇气动阻力的影响，在验证CFD数值模拟方法的基础上，从气动阻力包括压差阻力与摩擦阻力的角度探讨了风速、动力粘度系数、空气密度、Re数、长细比及尾翼对飞艇气动阻力的影响规律及机理。结果表明:气动阻力系数随风速与空气密度的增加而减小，随动力粘度系数的增加而增加;气动阻力系数随Re数减小的趋势，取决于摩擦阻力系数随Re数的减小趋势;随长细比的增加，摩擦阻力系数呈现增加趋势，但气动阻力系数呈现先减小后增加的趋势;尾翼对气动阻力系数的影响主要体现在压差阻力系数的改变。

对比分析现有平流层飞艇,提出了一种常规流线型升力艇加中间机翼设计的联翼式平流层飞艇,对其进行了总体设计、关键部件设计和数字化建模,经过气动可行性分析以及参数敏感性分析,对方案进行了初步验证,验证结果显示该设计具有可行性。该飞艇可在临近空间范围内长时间续航,为远程侦察、情报探测、国土勘测、灾情获取、通信等提供搭载平台,对未来临近空间飞艇设计具有参考价值。