飞机机翼结构设计目前主要是依据设计师的长期设计经验和现有机型机翼结构的改进来实现的。在优化上述结构时，其结构布局已经确定，优化设计的效果受到一定程度的影响。机翼结构拓扑优化设计则可以在机翼结构构件方案论证和初步设计阶段提供全新的布局设计，从而消除上述影响。在结构设计中使用拓扑优化算法求解的结构布局不仅形式新颖、符合设计要求，还可以达到结构减重的目标。本文在阅读大量中外文献的基础上，研究了连续体拓扑优化的主要算法和基本理论，选择了变密度法作为主要研究方法，并对其进行改进完成机翼结构构件拓扑优化设计。本文的主要研究内容包括：(1)讨论了连续体结构拓扑优化问题的求解算法的优缺点和求解结果问题的处理方法，选择变密度法作为主要研究对象。详细分析了变密度法的SIMP和RAMP两种材料插值模型。根据两种材料插值模型的区别、机翼结构构件的复杂性和多目标优化设计要求等，在优化过程中选取RAMP材料插值模型建立拓扑优化问题数学模型。(2)针对飞机机翼结构的复杂性和具体设计要求，提出带约束因子改进变密度法，使用MATLAB编程完成机翼肋板的结构拓扑优化设计，证明该算法的有效性、可行性。(3)使用MATLAB编写的改进算法完成机翼翼肋和飞机垂直尾翼简化模型的结构拓扑优化设计，同时利用ANSYS软件的拓扑优化模块完成上述结构的拓扑优化设计，进行分析比较，证明改进算法的正确性。运用以上的连续体结构拓扑优化技术和带约束因子变密度法，找到一种先进的智能化机翼结构构件设计方法，确定机翼结构的结构布局设计。该方法可以应用在飞机结构和其他领域的结构概念设计或方案论证阶段的结构布局设计，在工程实践中具有一定的参考价值和指导作用。