针对特定背景和需求,提出变体多航态船概念,结合传统船舶设计方法与多学科设计优化方法,经概念设计和多目标优化,以较高效率和质量获得航行性能优异的最终方案。通过对应用模式的特征拆解与分析,综合利用船舶和潜水器设计原理与规范,开展具备水上、水下航态和三体、单体形态的变体多航态船设计,总结出此类新概念船型的设计流程与分析方法,并验证不同航态与形态的浮性、稳性以及转换等合理可行,保留一定设计冗余,从功能实现和衡准限制角度给出可行但非优的初始方案。围绕变体多航态船关键特征,确立变体机构相关的设计参数,以侧体纵向切削长度、收拢状态主/侧体中心纵向间距、展开状态主/侧体中心横向间距和艉封板纵向间距为设计变量,将多航态航行性能分解至稳性、浮性、快速性、耐波性和总布置五个学科,分别以GZ曲线下至30°角的面积(水上稳性)、水下初稳心高(水下稳性)、水下纵倾力矩、巡航速度下总阻力、迎浪巡航时单位波幅下纵摇运动响应最大幅值(共振)和设计变量间约束函数为状态变量,计及学科间耦合作用,以稳性、浮性和总布置为系统级约束,水上快速性、耐波性和额外的水下稳性为优化目标,明确优化模型的系统层次和数据传递形式,构建基于多学科可行方法的多目标优化框架。根据学科和船型特征,明确各学科变量间的关联、设计参数与约束条件的范围以及优化目标的倾向,分别选用针对性方法进行各学科计算分析与合理表达。在初始方案的基础上,水上稳性直接通过建模分析,水下稳性和浮性依据装卸载荷原理分析,快速性和耐波性利用CFD方法分析,其中前三者经过全因子设计构建响应面模型,后两者经过优化拉丁超立方设计构建径向基神经网络模型,总布置学科则利用几何原理将设计变量间关系表示为显式函数。利用Isight将优化框架和学科模型进行集成,以第二代非支配排序遗传算法搜索,实现对初始方案的多目标优化,并利用单目标优化进行对比验证,在Pareto前沿中以快速性优先的原则选取变体多航态船最终优化方案,较之初始方案,各方面航行性能均得到不同程度的提升。