飞行器总体设计是各类飞行器研制的核心部分，总体参数的设计贯穿型号研制始终，是决定型号研制任务能否顺利实施的重要因素。各总体参数的协同优化，特别是弹道参数的优化设计，对于提升型号性能、确保任务可行性、指导后续设计等具有重要意义。而总体参数受多个学科、多种因素共同约束，参数间耦合性强，因此对其优化难度较大，是国内外飞行器设计领域研究的重点。本文进行了飞行器总体参数和弹道参数优化问题的研究，具体研究内容包括：（1）在全面地总结国内外弹道优化技术的基础上，概述了飞行器弹道优化常用算法的原理和应用，并详细分析了各自的优缺点和发展趋势，最后介绍了近年来应用较多的新方法和多种弹道优化软件。（2）为便于后续问题的分析，定义了常用坐标系及其转换关系，给出了飞行器气动力和力矩的具体计算方法，仿真分析了1976美国标准大气模型，在此基础上，系统地推导了飞行器运动的动力学模型。（3）针对总体参数优化问题，提出了基于复合形算法的飞行器总体参数优化方法，并阐述了该方法的求解思路。以小型巡航导弹为背景，推导了起飞质量估算的具体公式，考虑多种实际约束条件，优化了以起飞质量最小为目标的飞航导弹总体参数设计问题，计算结果验证了总体参数优化方法的可行性，检验了算法的有效性，同时为其他类似优化问题的处理提供了理论依据和技术支撑。（4）针对弹道优化问题，构建了直接打靶法和复合形法相结合的飞行器弹道优化方法基本框架。以再入飞行器为研究对象，分析了再入点特征参数（速度、高度、倾角）对弹道特性的影响，建立弹道优化计算的运动模型、气动模型和优化模型，以最远射程为目标，优化设计了全弹道控制攻角方案，计算收敛速度较快，并满足各种约束条件的限制，验证了方法的可行性和有效性。论文拓展了飞行器设计初期优化问题的研究思路，探索了总体参数优化和弹道优化研究的基本框架，具有一定理论意义；同时，论文以小型巡航导弹起飞质量优化和再入飞行器控制参数优化为应用背景，基于理论研究成果对实际问题进行分析，对后续工作的开展具有重要的借鉴意义。