21世纪以来,随着美国多款高超声速飞行器的试飞成功,世界范围内迅速掀起了高超声速飞行器的研究热情。各国学者在高超声速飞行器研究中也取得了丰硕的成果,然而目前对高超声速飞行器推进系统的设计研究还主要基于传统确定性单一学科和目标的设计优化,设计效果并不理想。由于飞行器推进系统在设计制造过程中存在诸多不确定性,论文在深入分析了推进系统的各个子部件构型参数和性能指标后,提出一种飞行器推进系统多学科可靠性设计优化方法。通过与确定性设计优化结果对比,验证了可靠性设计优化结果的准确性和优越性。首先,针对产品设计优化过程中不确定性的来源、分类方法以及不确定性传递分析方法和设计优化框架模型进行了深入的分析。考虑到飞行器推进系统设计优化是一个多学科耦合优化问题,对多学科设计优化方法进行了探索和研究,为后续的飞行器推进系统的不确定性多学科设计优化奠定了理论基础。其次,在飞行器推进系统的不确定性处理的方法上,提出了结合多学科优化软件ISIGHT中6sigma组件进行可靠性设计优化的方法,并结合工程算例验证了6sigma可靠性设计方法的准确性和可靠性,为了使设计优化过程更加准确高效,结合算例对多目标遗传算法和模拟退火算法进行了对比,验证了多目标遗传算法高效的寻优性能,为之后的设计优化提供了方法遵循。然后,考虑到飞行器推进系统设计优化是一项复杂的多学科优化问题,将推进系统按前体/进气道、隔离段/燃烧室、后体/尾喷管分开,并分别进行了参数化,从推进系统的性能和经济成本角度出发,将推进系统划分为前体气动学科、燃烧室推进学科以及质量学科,确定了各个学科的设计变量和性能指标。最后,依据飞行器推进系统的多学科设计优化的数学模型,将MATLAB和ISIGHT进行结合,分别对飞行器推进系统进行了确定性和基于可靠性的多学科设计优化,可靠性设计优化结果表明,飞行器推进系统综合性能达标,获得了最佳的可靠性设计方案。通过对飞行器推进系统的不确定性多学科设计优化,获得了可靠的设计方案,为后续飞行器其他系统的设计优化提供了参考。