در این پژوهش، یک چارچوب سیستم‌محور برای طراحی مفهومی و ارزیابی عملکرد یک ربات هوایی بال‌ثابت سبک ارائه شده است که در آن مدل V مهندسی سیستم‌ها با طراحی اکسیوماتیک تلفیق می‌شود. هدف اصلی، بررسی اثر روش طراحی بر عملکرد سامانه، قابلیت ردیابی نیازمندی‌ها و میزان کوپل‌شدگی طراحی در شرایط مأموریتی یکسان است. بدین منظور، چهار راهبرد شامل روش مرسوم تحلیلی، طراحی مبتنی بر تحلیل XFLR5، طراحی مبتنی بر مدل V و طراحی ترکیبی مدل V و طراحی اکسیوماتیک با یکدیگر مقایسه شدند. ارزیابی طرح‌ها بر اساس شاخص‌هایی شامل جرم، برد، مداومت پروازی، حداکثر نسبت برا به پسا ، هزینه تخمینی و شاخص کوپل‌شدگی انجام شد. این شاخص‌ها پس از نرمال‌سازی، با استفاده از نمودار راداری چندمعیاره مقایسه شدند. نتایج نشان داد که چارچوب ترکیبی مدل V و طراحی اکسیوماتیک، نسبت به پیکربندی مبنا، به کاهش پسا و بهبود نسبی عملکرد آیرودینامیکی منجر شد؛ به‌طوری‌که حدود 8 درصد کاهش پسا نسبت به پیکربندی مبنا مشاهده شد. همچنین، شاخص کوپل‌شدگی ، تعریف‌شده به‌عنوان میانگین قدر مطلق عناصر غیرقطری ماتریس طراحی، برای روش ترکیبی حدود 0.03 به‌دست آمد که نشان‌دهنده ساختاری نزدیک به طراحی غیرکوپل است. تحلیل مأموریتی نیز نشان داد که این روش توازن مناسبی میان عملکرد، هزینه و الزامات مأموریتی ایجاد می‌کند. در مجموع، نتایج بیانگر آن است که تلفیق مدل V با طراحی اکسیوماتیک، چارچوبی قابل ردیابی و تصمیم‌یار برای مقایسه و انتخاب روش طراحی مفهومی ربات هوایی بال‌ثابت سبک فراهم می‌کند.