El diseño de la arquitectura del sistema es crucial para el diseño hacia adelante en la ingeniería de sistemas de aerostatos, sin embargo, ha faltado un marco de investigación integral. Este documento presenta un nuevo método para el diseño preliminar de la arquitectura de dirigibles estratosféricos y la optimización de compromisos, basado en la teoría de Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE). En primer lugar, se realiza un análisis de requisitos para un dirigible estratosférico utilizando SysML, lo que lleva al análisis y adquisición del diseño de la arquitectura de la misión del dirigible. Además, se desarrolla una plataforma de simulación de acoplamiento multidisciplinario con MATLAB, y se deriva el frente de Pareto del diseño preliminar de la arquitectura utilizando el algoritmo NSGA-II. Finalmente, basado en el conjunto de optimización de Pareto, se aplica el algoritmo TOPSIS para derivar el esquema de diseño preliminar de arquitectura óptima para el dirigible. Los resultados de la optimización validan la precisión del diseño preliminar de la arquitectura obtenido del análisis de requisitos, la fiabilidad de la plataforma de simulación de acoplamiento multidisciplinario y la viabilidad de los algoritmos de optimización. Este estudio integral abarca desde el análisis de requisitos hasta el esquema de arquitectura óptima, proporcionando una referencia teórica y orientación de diseño para el diseño hacia adelante de la ingeniería de sistemas de dirigibles.