涡轮基组合循环（Turbine-Based-Combined-Cycle，TBCC）发动机由于其性能的优越性，被认为是双级入轨的可重复使用运载器第一级推进装置的最好的选择之一。TBCC发动机性能模型的建立，发动机特性的分析与性能的优化，都具有重要的意义。通过对涡轮冲压组合循环发动机的串联式布局与并联式布局进行比较与优劣分析，在综合考虑经济性和适用性等各方面要素之后，本文认定并联式布局更适合作为本文的研究对象。本文进行了涡扇发动机在设计点的气动热力计算，选取了合适的涡扇发动机调节规律，根据发动机稳定工作时的热力学平衡方程，建立了涡扇发动机的稳态性能模型，得到了涡扇发动机的特性曲线。通过对发动机在是否加力下的性能的比较，确定了采用加力燃烧室的涡扇发动机。并根据相同方法进行了冲压发动机的模型建立与特性曲线求取。根据课题的背景，确定了发动机的模式转换马赫数和飞行条件，从而确定了过渡阶段的飞行条件。再根据两种发动机各自的性能模型与共同工作时的工作状态，建立了发动机在过渡阶段的性能模型，得到了过渡阶段发动机的推力曲线和耗油率曲线。为改善发动机的推力变化趋势，避免过渡阶段推力突然减小的状况出现，并进一步挖掘发动机潜力，本文利用序列二次规划算法进行了发动机的性能优化，并选取冲压推力最大为优化指标。从优化结果来看，该算法可以较好地解决上述问题，并且优化的结果十分明显。