高空长航时无人机相较于传统无人机更高的飞行升限和更长的续航时间,同时相比轨道飞行器更加经济的制造费用和维护费用,在军事上成为空中侦察体系的重要组成部分和未来发展的重心之一,在科研和勘探等民用领域也有很大的价值。高空长航时无人机飞行高度的空气密度较低,同时其对于持续续航时间的要求较高,所以其需要相对传统无人机更高的升力系数,而机翼作为飞机中最重要的升力结构对全机升力系数和诱导阻力系数有着至关重要的影响。本文参考某型高空长航时无人机对高空长航时无人机的机翼结构进行研究。采用大展弦比机翼形式,这种机翼在低亚声速下飞行时其较大的展弦比可以带来更高的升力系数、更低的诱导阻力和更长的续航时间。对于机翼内部结构设计了两套方案,一套常规单梁式机翼结构,又参考复合材料盒式结构设计了一套块式机翼结构,将块式结构与常规式结构机翼两者加以对比。将两种机翼结构通过CATIA软件进行三维建模,根据结构等效原则对结构模型进行提取后,导入到Hyper Mesh软件进行几何清理和网格划分工作,再通过Patran软件进行后续的有限元建模工作,最后通过Nastran的求解器进行有限元分析。选取六个飞机飞行时的典型工况,计算得到两种机翼结构的应力与位移表现,验证了块式结构在高空长航时机翼中的可行性,并进行多方面对比最终选择块式结构机翼进行后续研究,同时针对模块化设计的盒式结构的连接结构进行了设计。最后通过使用isight软件搭建优化平台,采用粒子群算法对块式结构机翼中的复合材料层合板按照翼肋分段分区域进行铺层厚度优化设计,结构质量减重达到了17.5%,同时使用蔡-吴失效准则作为复合材料结构是否失效的判定依据,计算得出其失效因子小于1,可以判定材料结构稳定不会发生失效。本文设计了两套机翼结构内部方案,对比常规结构机翼验证了块式机翼结构方案的可行性,同时对块式机翼结构中的复合材料进行铺层优化工作,为高空长航时无人机的机翼结构设计工作提供参考。