平流层飞艇是能够携带一定有效载荷、在平流层高度进行长时间定点悬停的工作平台。平流层飞艇作为超高空平台，飞行任务包括放飞和回收、定点悬停、巡航等。由于平流层大气环境相对稳定，而在放飞和回收阶段飞艇需要通过的对流层大气环境复杂，因此考虑大气环境的影响进行放飞和回收阶段的放飞及回收的轨迹优化具有实际应用的迫切性。考虑到平流层飞艇放飞和回收过程的相似性，本文针对放飞段的飞行轨迹优化设计问题进行研究，主要工作包括：首先，介绍平流层飞艇的系统构成，并在一定的假设条件下，对平流层飞艇进行受力分析，在此基础上，建立飞艇的六自由度非线性数学模型。然后，分析平流层飞艇运行管理的技术需求，提出运行管理系统的技术方案。结合运行管理技术，给出轨迹优化控制的实现方案。在此基础上，对轨迹优化设计问题进行数学描述，将其描述为一个最优控制问题，并将其转化为参数优化问题。最后，针对给出的参数优化问题，给出基于混合遗传算法的求解方法，针对平流层飞艇的放飞轨迹优化设计问题，进行求解，并针对不同情况，完成相应的仿真验证。