En este artículo, se estableció el método de diseño y optimización de los parámetros del cohete basado en el modelo sustituto y el sistema de simulación de trayectoria de los cohetes lanzados por aire en 3 grados de libertad. Se utiliza el método de determinación del ancho del núcleo gaussiano basado en la relación entre la densidad local y el ancho para garantizar la eficiencia y fiabilidad del método de optimización, y al mismo tiempo se reduce considerablemente la cantidad de cálculo. Se estableció un método de actualización de puntos de muestreo adaptativo, que incluye tres etapas: muestreo de ubicación, muestreo de exploración y muestreo potencial óptimo de la región factible potencial. El muestreo adaptativo se realiza mediante la restricción de distancia. Basado en la precisión del modelo sustituto, se estableció el criterio de finalización de convergencia, que puede lograr una optimización global probabilística eficiente y fiable. La función objetivo del problema de optimización se dedujo para determinar la masa máxima de carga y se establecieron restricciones razonables para garantizar que el cohete pudiera entrar con éxito en órbita. Para cohetes de motor sólido con la misma masa de despegue que el Launcherone, se optimizó y analizó la altitud de lanzamiento y la órbita objetivo, y se verificó mediante simulación de trayectoria en 3 grados de libertad. El algoritmo de optimización basado en el modelo sustituto resolvió el problema de la optimización del diseño de parámetros generales del cohete lanzado por aire y proporciona apoyo para el diseño de cohetes sólidos lanzados por aire.