二冲程航空活塞发动机中存在的换气损失是其重要研究方向之一,尤其对于“气口-气口”式回流扫气结构,直喷技术虽然能够较好的控制喷油定时,避免燃油的短路损失,但在换气过程中新鲜空气与废气的掺混,使废气无法排净,新鲜充量不足,进而影响换气效果。所以需要设计合理的换气系统结构,有效利用扫排气动态特性,提高充气效率,进而改善发动机换气效果及动力性、经济性能。二冲程航空活塞发动机的换气过程直接影响发动机的性能。本文以某二冲程航空活塞发动机为例,建立GT-Power一维仿真模型以及使用AVL-Fire软件建立发动机扫气道、排气道以及缸内的计算区域网格,并通过求解器设置计算验证模型的准确性,对发动机换气过程的计算为优化研究提供基础。通过分析扫排气系统结构参数对发动机气道压力波动及换气过程的影响,包括扫气道长度和直径、排气道长度和直径、扫气正时和排气正时,得到结构参数的变化规律,使用最优拉丁超立方抽样方法进行试验样本点设计,对进排气系统结构参数进行敏感性分析,得到影响发动机换气效果和性能的关键参数是气道长度,并分析多目标优化的必要性。由于二冲程航空活塞发动机的性能优化是一个多目标的非线性优化问题,本文提出使用NSGA-Ⅱ算法对发动机进行换气过程和性能优化,采用最优拉丁超立方抽样方法进行试验设计,得到气道长度样本矩阵,并根据样本点建立近似模型,对扫气效率和功率的优化预测值和仿真计算值的比较,验证模型的拟合精度较高,总体预测情况良好。接下来对该发动机5600r/min、100%节气门开度和8500r/min、100%节气门开度工况进行多目标优化,根据扫排气系统结构参数优化计算结果确定优化方案,在Pareto前沿中的最优设计结果中可以看出扫气效率的优化效果明显,转速为5600r/min时从0.798升高至0.841,转速为8500rpm时从0.764升高至0.803,同时发动机经济性提升效果也较佳,燃油消耗率分别降低了22.08g·k W-1·h-1和18.38g·k W-1·h-1,而发动机动力性优化效果有限,仅为4.39%和4.01%。接下来又使用该优化平台对航空活塞发动机不同海拔工况点（转速为5600r/min,100%节气门开度）进行优化,从而计算出最优的气道结构方案。对比优化前后的仿真计算结果,发现使用该优化平台进行发动机性能优化可以达到很好的优化效果。