气动辅助变轨飞行器是一种新概念轨道转移飞行器。它能够利用地球大气这种资源,借助气动力,采取进入-溢出大气层的方式实现轨道转移,可以很大程度上减少推进剂的消耗,增加有效载荷,具有广阔的应用前景。本文提出一种翼身组合体构型的气动辅助变轨飞行器,搭建总体多学科设计平台,在概念设计阶段对飞行器进行总体参数敏感性分析与多学科优化分析,并基于优化结果开发了一款面向气动辅助变轨飞行器的力热一体仿真平台软件。本文梳理了影响气动辅助变轨技术的重要因素并总结气动辅助变轨飞行器设计准则;完成对气动辅助变轨飞行器的初步构型设计与几何参数化定义。以此为基础实现对气动辅助变轨飞行器的几何、气动、静稳定性、气动热、热防护、重量与轨迹模块的建模与学科分析,搭建了多学科综合设计平台进行总体参数敏感性分析,得到各学科性能指标的显著影响参数。将显著影响参数作为设计变量,完成对气动辅助变轨飞行器的多目标优化工作,得到满足设计要求的最优构型。开发了面向气动辅助变轨飞行器的力热一体仿真平台,实现了对飞行器轨道任务期间气动力、气动热与外热流仿真计算与结果可视化功能。