飞机加装翼梢小翼后可以增升减阻、节省燃油,从而增加飞机的航程或有效装载,具有十分重要的经济效益。到目前为止,世界各国大型运输机加装翼梢小翼已经越来越普遍。与单独优化翼梢小翼外形参数相比,机翼和翼梢小翼一体化设计更有利于提高飞机的气动性能,具有更广泛的工程应用前景。国内外先进客机,如波音747-400、波音787、空客A330和A340及我国的ARJ21等,均采用了机翼和翼梢小翼一体化设计技术。本文对某型水陆两用飞机机翼加装翼梢小翼的问题进行了研究。为了提高计算效率和准确性,提出了一种基于多级响应面法的气动外形优化设计方法。基本思想是:先进行筛选试验Plackett-Burman设计将设计参数按照其对目标函数的影响分级,接着用最速上升法确定显著程度在95%以上的设计参数的设计中心点,最后用Box-Behnken设计构造多级响应面模型并结合序列二次规划法求解设计条件下的最优外形参数组合。采用该方法,分别对翼梢小翼外形参数优化和机翼和翼梢小翼一体化设计这两个算例进行了计算。计算实例均表明,本方法的计算量相对较小,计算结果的精度和可靠度较高,有一定的工程应用价值。