吸气式宽速域巡航飞行器有望使航空运输更加快捷、使空天往返更加经济、使武器装备更具有威慑力。该类飞行器涉及学科广泛且学科间耦合关系复杂,亟需采用多学科设计优化的方法进行一体化研究,减少因学科间设计目标冲突导致的往复设计。然而宽速域巡航飞行器需要新概念气动外形、宽速域高效发动机、先进的控制系统、耐热材料和高强度结构,每个单独的学科都需要采用新的设计理论和方法,这使得该类飞行器的总体设计面临巨大挑战。本文旨在将多学科设计优化技术应用于新型宽速域巡航飞行器的概念设计阶段。为此,首先实现和验证了学科分析中常用的数值计算方法、工程估算方法、试验设计方法以及代理模型技术,为简化学科分析过程,提高优化效率打下前期基础;然后通过对比和应用,选择了适合飞行器外形学科分析的参数化建模方法;基于热力学分析,设计了火箭基组合循环发动机全速域推进性能估算程序;基于二维弹道方程,研究了飞行器上升段与再入段轨迹设计与优化方法;基于锥导乘波理论,提出了新型宽速域滑翔和吸气式巡航飞行器构型设计方法;最后在各学科分析模型和代理模型基础上,建立了宽速域巡航飞行器学科关系矩阵,梳理了外形、气动、推进、质量和弹道学科之间的参数耦合关系,提出了两层集成优化的优化策略,实现了以最小爬升时间为优化目标的多学科设计分析与多学科设计优化过程。通过各学科模型的构建与分析过程以及多学科设计优化的实现过程,本文获得了以下新的发现和研究成果:1、通过比较不同参数化建模方法在翼型拟合领域的表现,发现任何参数化建模方法均不能保证对每一类翼型均具有最好的拟合能力。2、在得到可靠RBCC发动机性能热力学分析程序的基础上得到了起飞质量、发动机尺寸和弹道动压等因素对RBCC动力飞行器等动压爬升弹道性能的影响。3、基于锥导乘波理论提出了新型宽速域滑翔飞行器和机身乘波吸气式巡航飞行器设计方法。4、基于实际应用对象发展了BLSIO多学科设计优化策略,并应用于以RBCC为动力系统的新型吸气式宽速域巡航飞行器设计。