本文建立了基于伴随方程的优化系统,并利用该系统针对二元进气道反设计、二维进气道与三维复杂进气道及前体优化等工作展开研究。首先,本文构建出基于伴随方法的优化系统。本文对系统各部分进行了测试与验证,将五个部分集成得到完整的优化系统,可进行基于伴随方法的气动性能优化。其次,利用该系统对于二维进气道外压缩段的反设计工作展开了研究。本文将反设计问题转化为优化问题,壁面目标压力分布与当前构型壁面压力分布差异作为优化问题的目标函数,建立了壁面压力分布可控的二维进气道外压缩段反设计方法,并对于不同来流马赫数与压升梯度进行了参数化研究。结果表明,基于伴随方程的反设计方法计算出的几何型线,其压力分布相对于基于特征线理论的反设计方法,与目标压力分布更为接近。同时,对二维弯曲激波压缩进气道的设计点与非设计点均进行基于伴随方程的优化。对设计点马赫数为3.5的工况进行优化,将设计点的总压恢复从原来的0.666优化到最终的0.696;对8组非设计点进行总压恢复优化,获得了良好的优化结果,为进气道非设计点型面优化提供了一定的参考。最后,对三维复杂气动构型尤其是三维进气道以及升力构型进行了基于伴随方程的优化。在对二元弯曲激波进气道的优化中,将总压恢复从初始的0.836提高到优化后的0.922,相对提高了10.3%;在对方转圆内收缩进气道的优化中,将进气道喉道出口总压恢复从原始的0.748提高到最终的0.811,相对提高了8.4%;在对设计马赫数为5.0的升力体的优化中,将其升阻比由原来的3.30优化到6.65,相对提高了101.5%,取得了明显的效果。