针对复合材料天线罩结构优化可靠性低的问题，提出一种多尺度的复合材料结构可靠性优化设计方法。以复合材料天线罩为研究对象，基于有限元法和多尺度仿真建立弹性性能预测模型和天线罩宏观有限元模型，通过等效传输线理论对天线罩电性能进行分析，获取符合电性能指标的铺层厚度区间。由于材料结构和设计变量受不确定性因素的影响，结合Kriging模型、SORA算法和蒙特卡洛仿真法，实现复合材料天线罩的多尺度可靠性优化设计。结果表明：优化后的天线罩在满足透波率和可靠性要求的同时，达到了45.15%的轻量化效果，可为复合材料机身零部件的可靠性优化设计提供指导。