复合材料作为一种优良的材料，具有比强度高、比刚度大等优点，现在已经广泛应用在飞机结构中。在进行复材结构设计时，首先应该进行结构形式的选择，选择合适的结构形式是减轻复合材料结构质量的重要途径。本文的研究对象是复合材料中央翼结构。首先结合中央翼结构的功能特点，对中央翼结构按照三种布局形式（梁式布局，单块式布局，多腹板式布局）进行受力分析，分别选择合理的失效准则，计算各种形式的承载能力，并绘制出载荷密度和质量密度的关系曲线。根据关系曲线，可以在求出载荷密度的情况下，快速选择最优的结构形式。之后本文对可能影响结果的几个因素进行了分析讨论。不改变材料而调整结构高度，则最优结构形式可能需要进行调整；对于给定结构，进行替换材料的改进设计（或改变材料的许用值），一般需要对布局方式进行修改。最后把上述方法应用在某支线客机机翼和中央翼结构设计中，并对某支线客机机翼和中央翼结构进行复合材料优化设计，显著减轻了机翼和中央翼结构重量，圆满完成了设计任务。