深空探测是我国当前和未来航天领域的发展重点之一。对于航天器而言,一点微小的减重所能带来的效益是巨大的,因此轻量化需求十分迫切。壁板式密封舱结构是返回式航天器的主要金属部件,其载荷复杂、可靠性要求高、结构优化目标不易实现。密封舱设计中要求结构既要轻又要保证安全,以弹性极限为核心的传统设计方法难以在保证强度的前提下有效实现结构减重,需引入新的设计理论。使用安定性理论进行分析可以从整体上对结构进行评估,获得结构极限承载的状态。将这一设计理论推进到航天等工程应用上,将创造重大的经济价值和社会价值。本文使用适用于轴对称与实体单元的安定分析数值方法,基于安定理论对密封舱结构承载能力进行分析评估,并通过试验对安定现象进行了验证。说明了将舱体的载荷水平提升至安定载荷,结构也只在局部薄弱区域内发生并不显著的累积塑性变形。与纯弹性设计相比,密封舱的许用载荷水平提高了将近一倍,这也意味着结构有进一步进行优化的裕度。在此基础上提出了一种密封舱结构设计与优化方法。该方法使用Abaqus参数化建模方法对不同参数组合下模型进行了批量化安定分析。在得到各种设计构型的安定载荷因子后进行了详尽的敏感度分析,综合考虑了各构型的质量-强度关系并给出了效率较高的设计方案。说明了将安定分析用于密封舱结构,可以在保持质量不变的前提下,通过优化结构尺寸有效提高承载能力。图51幅,表6个,参考文献56篇。