Se propone una metodología para seleccionar parámetros racionales de aeronaves atmosféricas durante las etapas iniciales de diseño utilizando un algoritmo de optimización evolutiva diferencial y modelado matemático numérico de problemas aerodinámicos. La técnica implica implementar el peso y el equilibrio aerodinámico en los principales modos de vuelo, considerando aeronaves atmosféricas con una o dos superficies de sustentación, aplicando cálculos paralelos y auto-generando un modelo geométrico tridimensional de la apariencia de la aeronave basado en los resultados de la optimización. Se propone y demuestra un método para acelerar el proceso de optimización de los parámetros de la aeronave en términos de peso de despegue más de tres veces al introducir una función objetivo en el conjunto de variables de diseño. Se explora la fiabilidad de los modelos matemáticos utilizados en aerodinámica y la precisión del cálculo de la función objetivo considerando diversas restricciones. Se realiza una prueba exhaustiva del rendimiento y la eficiencia de la metodología resolviendo problemas de demostración para optimizar más de diez parámetros de diseño principales para la apariencia de dos vehículos aéreos no tripulados de clase pesada existentes con características conocidas de fuentes abiertas.