由日本的田口博士于上世纪80年代提出的稳健设计是一个低成本高效益的质量工程方法。稳健设计是在产品设计之初就综合考虑产品在制造和使用过程中可能存在的噪声因素,通过寻找一组可控因素的最佳水平组合,使产品的质量特性对噪声因素变化不敏感的一种设计方法。本文研究了目前进行稳健设计的两个主要方法——田口(稳健设计)方法和基于响应面的稳健设计方法以及它们在飞行器设计中的应用。 本文第一部分研究了田口方法的基本原理,并对其进行了改进以合理的处理带约束的优化问题。应用改进的田口方法,解决了复合材料层合板在一组服从正态分布的平面内载荷的作用下的稳健设计问题,得到对作用载荷的变化不敏感的复合材料层合板结构。 本文第二部分研究了基于响应面的稳健设计方法,总结了响应面法常用的试验设计、响应面模型以及稳健设计优化模型,并讨论了物理规划在稳健设计中的应用。之后重点研究了翼型设计中存在的非设计状态翼型性能急剧恶化的问题,提出了基于响应面的翼型稳健设计方法,并结合算例对不同的稳健设计优化模型进行讨论,得到了在马赫数变化范围内都能保持较高性能,对马赫数变化不敏感的稳健翼型。