航空发动机设计是一项复杂的系统工程。它涉及到流体力学、气动热力学、传热学、燃烧学、发动机结构、强度、转子动力学、发动机可靠性耐久性等多个不同学科领域。从多个学科领域研究航空发动机的多学科设计优化,是近年来学者和工程人员的研究热点。对发动机部件的多学科研究已经取得一些成果,而对发动机总体的多学科研究才刚刚起步,其中整机性能计算是发动机总体多学科优化工作的基础。本文针对传统的零维性能计算的局限性和不精确性,进行了发动机S2性能计算研究,并提出了一种基于二维模型的发动机整机多学科设计优化方法。论文在MUDO多学科优化平台上建立了优化流程,编制了接口程序,研究了CANSS发动机整机仿真计算软件。仿真计算和试验对比表明,CANSS仿真软件计算结果合理,误差较小,初步满足工程设计需要。该计算能够反映发动机流道内的气流流动情况,将发动机性能计算从零维提升到了准三维,大大提高了仿真精度。并且,S2通流计算的计算量要远小于全三维CFD数值模拟,所需计算时间较短,适合发动机整机优化计算,具有较大的发展潜力。开展了发动机重量计算方法研究,在没有部件建模的情况下,采用公式计算零部件重量的方法计算整机重量,并实现了包括S2仿真计算模块与重量估算模块的发动机整机多学科优化。开展了某涡扇发动机S2仿真计算、流道参数化建模、发动机部件和整机多学科优化工作。该优化方案中推力增加而重量基本不变,为今后的发动机整机的改进设计作进一步的指导。同时,验证了发动机整机S2仿真优化的可行性和整机S2仿真计算与重量估算的结合优化可行性,为发动机整机多学科优化提供了一种新的方法。