为应对航空运输日益严苛的竞争,未来单通道民航客机有可能采用一种新型的布局型式—桁架支撑机翼(Truss-Braced Wing,简称TBW)。TBW布局客机具有较大的展弦比、较小的后掠角和较薄的机翼厚度,可显著提高飞机升阻比;它的桁架支撑可以降低机翼弯矩,减少机翼重量。TBW布局客机总体设计的一个关键任务是:需要在设计初期阶段对这种布局的气动、重量等方面进行综合分析,并在此基础上评估其节油效益。针对这一问题,本文以TBW布局单通道客机为研究对象,研究其总体设计阶段的综合分析和优化方法,开发相应的工具和平台,为TBW布局客机总体方案分析与论证提供有力支撑。本文主要研究内容与成果如下:1)应用飞机总体设计方法,设计了一种TBW布局客机总体初始方案,绘制了其全机外形几何模型。该初始方案为总体设计的综合分析和优化研究提供了一个具体的研究对象。2)研究了TBW布局客机中自然层流翼型优化和层流机翼设计问题。应用CFD方法和转捩模型对翼型和机翼的边界层转捩进行预测。提出了一种面向层流翼型设计的两轮优化方法:第一轮优化用于增加翼型表面的层流区域,第二轮优化用于减弱激波强度。应用这种优化方法可将超临界翼型优化为层流翼型。在此基础上,设计出层流机翼,并获得了这类层流机翼能达到的层流比例数值范围。3)综合应用参数化几何建模、参数化结构有限元模型、颤振分析、结构优化等方法,建立了一种桁架支撑机翼重量计算方法。基于该方法分析了颤振约束对结构重量的影响,以及机翼与桁架之间的不同连接方式对机翼重量的影响,并构建了桁架支撑机翼结构重量计算代理模型。该重量计算代理模型可集成于TBW布局客机总体设计的综合分析工具。4)建立了一种TBW布局客机总体方案的综合分析工具。该工具包括几何、气动、重量、发动机、性能、操稳和经济性分析模块。基于Matlab环境,实现了各分析模块的集成和用户界面的设计。该工具反映了TBW布局客机的气动特征和机翼结构重量特征。应用该工具对TBW布局客机总体初始方案进行了综合分析。分析结果表明,TBW布局客机总体初始方案具有升阻比高、油耗低、起降距离较短等特点。5)基于本文建立的TBW布局客机总体综合分析工具和多学科集成与优化iSIGHT-FD软件平台,构建了TBW布局客机总体参数优化平台。以机翼面积、后掠角、展弦比、发动机推力为设计变量,以最小起飞重量、轮档油耗、直接运营成本为优化目标,对TBW布局客机总体初始方案进行了优化设计。优化结果表明,与常规布局方案相比,TBW布局客机总体方案的油耗可降低23.3%。