随着现代飞机设计采用先进的结构设计和复合材料技术，结构重量进一步减轻，并且结构柔性越来越大，在风洞实验中仅具有刚性特征相似的比例模型更难以准确模拟出飞行过程中的气动载荷对飞机结构的作用机理。因此，本文研究的机翼弹性比例模型结构优化设计方法，对精确分析飞机的气动力特性、研究高速风洞中飞机的跨音速颤振特性有着重要的意义，有利于缩短飞机设计周期和降低设计成本。连续体结构拓扑优化设计是目前结构优化研究领域新兴的热点，它能使结构材料利用更经济、受力分布更合理，可以大大减轻结构重量和改善结构的性能，带来直接的经济效益。因此，利用拓扑优化方法设计机翼弹性比例模型结构，对提高设计科学性和准确性，有着重要的意义。本文将机翼弹性比例模型结构设计转化成在指定柔度下的结构布局反演设计，结合有限元分析技术，利用拓扑优化方法实现。主要研究了以下内容：(1)研究了连续体变密度结构拓扑优化SIMP(Solid Isotropic Material With Penalization)材料插值方法，推导了基于SIMP理论的优化准则法和移动渐近线算法，并对数值不稳定性现象作了分析。(2)本文将机翼比例模型承载的面载荷转化成多个集中载荷，用多个节点的位移值作为约束条件实现弹性性能相似，因此研究了多载荷工况、多位移约束下的连续体拓扑优化方法，建立了各自的拓扑优化模型及求解算法，并用算例进行了验证。(3)针对机翼比例模型结构的特点，开发了一套ANSYS与MATLAB混合编程的拓扑优化程序，方便了复杂结构的拓扑优化设计。(4)对机翼比例模型结构作了合理的简化，在ANSYS中对结构进行了有限元分析，以梁架式机翼结构给出了优化目标，建立了机翼弹性比例模型结构的拓扑优化数学模型，最终完成了机翼弹性比例模型结构的优化设计。优化结果说明本文提出的方法具有一定的可行性和有效性。(5)着重对影响机翼弹性比例模型优化结构的设计参数中的载荷权重和载荷个数进行了分析讨论，确定了最佳的载荷权重和载荷个数的取值范围。