轻型运动飞机一般是指起飞重量不超过600kg的单座或双座轻型飞机。轻型运动飞机结构简单,价格低廉,在欧美发展迅速。轻型运动飞机设计的关键之一是降低飞机结构的制造成本。采用复合材料结构是减轻轻型运动飞机结构重量并且降低结构制造成本的有效途径之一。本文针对轻型运动飞机的结构特点,讨论了复合材料结构设计、选材、工艺一体化的设计思路。轻型运动飞机复合材料结构上使用复合材料主要是玻璃纤维复合材料和碳纤维复合材料,工艺方法主要是手工铺层成型后用袋压法加热固化。本文按照一体化的设计思想对DF2轻型运动飞机复合材料梁式机翼结构设计做了改进,通过修改了梁截面形状,提高了结构的工艺性;通过分析碳纤维材料和玻璃纤维材料结构的重量和制造成本,选择玻璃纤维材料制造该结构,降低制造成本。本文还为DF2重新设计了一种蒙皮为夹层结构的复合材料单块式机翼。两种机翼结构方案都利用MSC.Patran/Nastran建立了有限元模型,并且在经过强度和刚度的校核后,进行了复合材料铺层厚度的优化。通过铺层厚度优化,发现两种形式的机翼结构的重量都有明显下降。为了验证有限元软件的优化结果,还对单梁式机翼结构进行了结构实验,实验结果表明,优化方案是满足设计要求的。本文还对两种复合材料机翼结构方案作了综合分析比较,认为蒙皮为夹层结构的单块式机翼结构更适合轻型运动飞机。