飞行器的轻量化研究工作一直是国内外航空航天学科研究的重点之一。数据表明,飞机结构重量每减轻1%,飞机性能就能提高3%-5%,因此重量是衡量飞机设计先进性的重要指标之一。在满足飞行任务前提下,降低飞行器的重量是设计者永恒追求的目标。民用轻型直升机作为一种低空交通工具,如将轻量化设计运用到其上,意味着机身更轻,油耗更少,更加灵活方便,从而能够拥有更大的市场前景。因此,我们希望在满足一定的强度、刚度和寿命的前提下,设计出结构质量更轻的直升机。轻量化的方式主要有两种,一种方式是结构优化,另外一种方式是采用强度更高的材料,尤其是先进复合材料。本文对轻量化的研究主要针对结构优化部分,具有一定的理论和实际应用的价值。该直升机机身为空间管阵式结构,由于轻量化设计必须要以结构的强度刚度满足正常工作条件为基础,所以,论文以FURIA直升机机身作为轻量化的研究对象,通过ANSYS,对该型直升机机身结构进行三维建模,并以《中国民用航空规章正常类旋翼航空器适航规定》为依据,计算了FURIA轻型直升机机的飞行载荷,选取了比较典型的跃升起飞工况,平飞工况以及着陆工况进行静力分析。同时,使用所建立的空间机身的模型,利用有限元Block Lanczos法提取了直升机机身自由状态下的前16阶模态,得到直升机机身各模态的固有频率及振型,分析了直升机机身振型的特点。并把外界激振源划分为发动机激励、主旋翼激励、尾桨激励三类,并研究了这三种激振对直升机机身振动性能的影响。根据结构优化技术理论,通过定义优化变量、约束函数和目标函数,建立了机身轻量化设计的数学模型,基于ANSYS平台进行截面尺寸优化设计。结果表明优化后的机身质量比原来减少了30.41%,达到了轻量化的目的,为类似的飞行器结构轻量化的技术途径提供了参考。