航空发动机的设计涉及气动、传热、结构、振动、寿命和可靠性等多个学科，随着设计要求的不断提高，传统的设计方法已很难满足要求，迫切需要引进一个综合考虑各学科(子系统)的相互影响、获得系统最优设计的新方法，这就是多学科设计优化方法。论文重点研究了涡轮叶片的多学科设计优化，主要内容如下： 1．概述了多学科设计优化的概念、诞生背景及研究进展。它是一种极具发展潜力的复杂系统设计方法，在航空发动机及典型构件的设计方面得到了一定的发展，提出了应用过程中存在的困难及解决方案。 2．介绍了几种常用的多学科设计优化方法，包括文中所使用的多学科可行优化方法与协作优化方法。 3．建立了涡轮叶片的参数化建模方法。提供优化所需的可变设计参数、自动生成用于学科分析的相应模型、为学科间的信息交流给予参数支持等，都与参数化建模密切相关，文中详细阐述了基于五次多项式的参数化造型方法。 4．涡轮叶片设计涵盖了气动、传热、结构等多个相互耦合的学科，在实现各学科分析的基础上，如何解决学科间的耦合关系成为研究的重点与难点。论文采用插值方法实现气压、温度、变形等耦合信息的传递，达到解耦的效果。 5．针对涡轮叶片多学科设计优化中存在的分析周期长、收敛速度慢等问题，引入了近似技术和变复杂度技术，以提高设计效率。介绍了常用的近似模型，进行了试验设计，并在此基础上完成了优化设计变量的选取与近似初始模型的建立等工作；实现了基于近似技术的叶片气动优化和基于近似模型的叶片多学科设计优化，获得了较满意的结果。 6．初步研究了变复杂度技术及在涡轮叶片设计中的应用，建立了涡轮叶片变维混合多学科优化系统和耦合松弛多学科优化系统。 基于所建立的多学科优化系统，经过多次数值试验验证，均得到了满意可靠的结果。涡轮叶片的各项性能得到明显改善，同时引入近似技术和变复杂度技术后，寻优效率得到显著提升。算例验证结果表明，论文所建立的多学科优化系统可行可靠，具有较大的工程应用前景。