航空发动机等复杂装备的管路系统十分复杂,因此管路敷设优化设计至关重要。按照工程规则,大多数的管路布局皆是先单独考虑管路布局,然后依赖专家经验对卡箍进行布置,由于二者存在装配约束关系,相互影响,导致反复修改,所以本文将管路与卡箍作为整体来考虑管路布局,对于这一问题的解决,做了如下的研究:首先对管路布局的敷设空间进行CAD建模、数学建模以及信息的获取与保存。以常用的L型支架卡箍为例展开研究,建立卡箍的参数模型,其布置既考虑了与发动机安装边的装配约束关系,又考虑了与管路布局的位姿变换和装配关系。为解决基于卡箍固定的管路自动布局优化问题,运用群智能算法-鲸鱼算法进行优化,提出一种改进鲸鱼优化算法STS-WOA（Sine Tabu Search-Whale Optimization Algorithm）,其中为提高鲸鱼算法初始化的多样性能,引入Sine混沌映射,进一步改进收敛因子;并且融入禁忌搜索机制来提高其跳出局部最优解的能力。在考虑卡箍约束的前提下,基于改进鲸鱼优化算法STS-WOA,提出两种发动机管路-卡箍布局优化设计方法:管路-卡箍串行布局STS-WOA优化方法与管路-卡箍并行布局STS-WOA优化方法。管路-卡箍串行布局方法模拟专家经验,主要包括管路预布局、卡箍布置、基于卡箍的管路优化调整三部分。首先,运用改进的STS-WOA算法对管路进行预布局,根据布管路径结果自动计算的卡箍可布位置和旋转角度,最后再应用STS-WOA算法对管路布局进行优化调整,最终得到管路-卡箍布局方案。管路-卡箍并行布局STS-WOA优化是对管路与卡箍同时进行自动优化,以管路起点与终点抻出的长度、管路路径节点信息、卡箍位置和旋转角度为决策变量,管路总长度最小为优化目标,应用改进的STS-WOA优化算法同时对管路布局路径和L型支架卡箍布置位置和旋转角度进行优化求解,得出管路-卡箍的布局方案在,Siemens NX中进行可视化,并将串行布局优化与并行布局优化两种方法进行比较,得出并行布局优化效果更好的结论。本文算法实现软件为MATLAB,可视化平台为Siemens NX,二者之间通过TXT文档进行信息交互,最后通过测试函数算例和管路-卡箍仿真算例验证了所提方法的可行性。