两栖飞机的气动设计具有独特的挑战，需要满足水上起飞、陆地起飞和空中巡航性能的综合最优。本文采用基于RANS方法的CFD技术，发展了一种两栖飞机综合气动性能的优化设计流程和方法。文中针对水上起飞和巡航两个设计点，使用水动阻力分解法、RANS方法和响应面技术相结合的优化方法，针对机身断阶位置和深度，以及机翼平面形状，完成了两栖飞机水上起飞以及空中巡航两个状态的综合优化。首先，使用Wigley和F6标模数据，对基于RANS方法的水动力以及空气动力数值计算方法进行了验证。其次，根据对两栖飞机水上起飞过程的分析，提出一种适用于满足工程设计精度要求的水动力和空气动力解耦分析的方法来求解两栖飞机水上起飞的全过程，并且基于该方法，对某型号两栖飞机的水上起飞过程进行了分析计算。在此基础上，为了进一步提高计算效率，将基于水动阻力分解原理的求解方法创造性地应用于两栖飞机起飞过程的数值模拟中，将单次内迭代中水动阻力的求解时间降低了45%左右，并且通过对于不同速度范围内的黏压阻力系数的不同取值，满足了对求解精度的要求。空气动力和水动力解耦分析，以及水动阻力分解计算方法为水上飞机起飞过程的数值分析提供一种高精度和高效率的数值方法，本论文进一步将上述计算方法与响应面优化技术相结合，对两栖飞机的机身断阶的位置以及深度两个参数进行了优化，优化目标为水上起飞的起飞距离以及巡航态的升阻比。采用RANS方法求解固定攻角的巡航态升阻比、阻力分解法求解水上起飞距离。结果表明：机身断阶的两个参数与巡航性能是单调变化关系，而水上起飞距离最小的最优设计可以通过优化方法求得。机翼设计对飞机起飞和巡航性能都有重要的影响，而机身断阶参数与巡航性能之间的单调关系使得可以以巡航性能为目标函数，对固定平面形状拓扑以及较强工程约束条件下的机翼平面形状以及展向扭转角分布进行了巡航阻力以及翼根弯矩双目标的优化研究。双目标的Pareto寻优采用双迭代方法完成，展向扭转角的设计为整个迭代求解的内迭代，平面形状优化为外迭代，利用DOE方法产生20组的平面形状参数的样本点组合，对于每一个平面外形求解最佳的展向扭转角分布，最后得到各个平面形状对应的两个目标函数的响应面结果，通过响应面产生的两个目标函数的解集可以得到所有设计参数对应的Pareto锋面。该优化方法对于机翼巡航效率的工程设计有一定的意义。本文紧密结合两栖飞机气动设计的特点，针对飞机水上起飞和空中巡航两个状态，采用水动力和空气动力解耦分析，并应用水动阻力分解方法，建立了两栖飞机气动性能的综合优化框架，对机身断阶参数和较强工程约束条件下的机翼参数进行了高效率的优化研究。提出的方法具有较强的学术和工程应用价值。