（1）結構拓撲優化設計

結構拓撲優化設計技術，又稱創成式設計技術，經過幾十年的發展，已經被證實是一種高效的結構設計方法，在航空航天結構輕量化、高性能設計領域具有廣闊應用前景，但受限于現有加工技術，其實際應用面臨巨大挑戰。郭文杰等對某型無人機翼梁結構開展剛度拓撲優化設計，優化后的結構滿足強度、剛度設計要求，同時減重達到6%。胡添翼等對飛機典型雙耳結構連接件進行拓撲優化設計，如圖4所示，優化后的雙耳結構連接件滿足強度設計要求，且可減重26.8%。

圖4 典型雙耳接頭結構

拓撲優化設計后結構往往會變得復雜，很難應用傳統的加工工藝精確制造，這嚴重制約了直升機零部件的最優化設計。而增材制造技術可以比較容易實現復雜結構的制造，使直升機設計人員不需要顧慮零件加工難度，可以按最優方案完成直升機設計。

（2）結構整體化設計

直升機零部件數量眾多，通常為15000 個以上，受限于目前的加工制造技術，結構整體化設計尚未得到推廣應用。目前，這些零件通過裝配、焊接、鉚接、膠結等多種方法連接起來構成直升機的部件。而接頭部位由于存在幾何應力集中和連接工藝引入的缺陷和殘余應力，往往是結構承載時優先發生破壞的位置。而增材制造技術可以實現結構的一體化成形，從而大幅減少直升機零部件數量，進而有效降低結構在接頭部位失效的風險，同時也減少了設計人員和零件加工制造人員的工作量，縮短直升機交付周期。如“黑鷹”直升機民用版機型發動機A-CT7中斷結構采用增材制造一體成形技術，將300 個零部件整合成1 個零件，實現減重超過4.5kg，如圖5 所示。

圖5 “黑鷹”發動機A-CT7中斷結構

（3）結構功能一體化設計

結構功能一體化設計，通常是指將功能元件嵌入平臺結構中形成既可作為力學承載結構，同時又可以實現某些功能的結構。如結構功能一體化天線將集成微帶天線陣列的射頻功能件嵌入武器平臺結構中，既可以作為力學承載的蒙皮結構，又可作為收發電磁波的微波天線，還能夠滿足結構輕量化、武器裝備隱蔽性的需求。

結構功能一體化設計在直升機中應用前景廣闊，如直升機的抗墜毀、抗沖擊能力對于飛行員生命保障有著非常重大的意義，但是增加過多的吸能設備會增加直升機重量，反而不利于直升機的戰場生存能力，而結構功能一體化設計可以在不增加重量甚至減重的情況下滿足結構抗沖擊的需求。如直升機的緩沖器/壓潰支撐部件如果采用孔隙結構或者格柵結構，可大幅提高其抗沖擊吸能性能。但是結構功能一體化設計的零部件由于結構復雜很難通過傳統工藝制造出來，而增材制造技術能夠解決這一問題，實現復雜結構直接制造，促進結構設計創新，如增材制造的空間點陣夾芯結構，重量輕、剛性好，而且散熱性能優異，可以同時滿足裝備減重和散熱的需求，如圖6 所示。

圖6 空間點陣夾芯結構

（4）直升機維護保障

直升機由于技術復雜、零部件繁多，加之戰損機理多變，其對維修保障技術的要求較高。現代戰爭的突發性要求軍隊具備快速反應和強機動能力，這同時要求軍事裝備維修保障能力必須與戰爭的迫切需要相適應，不斷向快速化、自動化、綜合化方向發展。應用增材制造技術可以實現直升機部件的即用即打，修復發動機葉片、整體葉盤、框梁、鈦合金槳轂等高價值零件，在降低維修成本的同時提高直升機的戰場效能，從而順應裝備維修保障能力的發展趨勢。另外，隨著直升機型號的不斷發展更新，老型號的直升機生產線逐漸被改裝拆除，可能導致老型號直升機的零部件無法供應，而增材制造技術可以解決這一問題，并且顯著縮短零件供應周期、降低生產成本。同時，在保障物資運輸環節，增材制造技術優勢明顯。婁穎達等以維護保障中的保障物資運輸環節為例，通過對比分析應用增材制造技術情況下，擺放方向約束等物資裝載約束條件相較傳統約束條件的大幅簡化，以及所帶來的構件物資配置算法的復雜度的大幅減小，證明了在現有集裝箱總裝載容積一定的前提下，以打印原材料的運輸替代傳統保障中的成品備品備件運輸，可以將箱容率從78%提高到90%以上，運輸效率顯著提升，便于軍事裝備維修保障部門以最短時間將平時積聚的保障力量轉化成戰時保障能力。