纺织结构增强体是通过一定的成型方式由高性能纤维制成的一种纤维集合体。按成型方式可分为机织、针织、编织、非织、缝合或针刺等。按照增强体空间构象可分为一维、二维和三维。按纤维喂入方式可分为，单向、双向、三向或多向等。

一、机织增强体

机织增强体常包括两向织物、三向织物和三维机织物。两向机织物即两组相互垂直交织的纱线形成的织物结构，包括平纹、斜纹和缎纹等组织。三向机织物是以三组互呈60°夹角排布的纱线系统交织形成。三维机织物是沿厚度方向，经向和纬向的纱束在平面内垂直交织或排列，Z向纱贯穿厚度方向而形成的织物。其基本结构可以分为三维实体机织物，包括多层结构、三维正交结构和角联锁结构等三种结构，三维空芯结构机织物、三维壳体机织物和三维节点结构机织物等。加工方法可分为专用三维织机或传统织机织造等。三维机织物有较强的3D预制件直接成型能力和仿形能力，能够一次成型具有异型截面的纺织预型件，如各种正交实心板、变厚度实心板、中孔结构箱式梁、析架式结构梁、工字梁等。

两向机织物由于其工艺简单，造价低廉，是目前使用最为广泛的一类纺织增强体。三向机织物目前仅有日本和英国公司实现了工业化生产，国内东华大学实现了中试生产。三维机织预成型件始于20世纪70年代，日本FuKuta首先发明了三维立体织机。1988年Mohamed等发明了一种可织造矩形、“T”型和“工”型截面织物的三维织物设备。美国3TEX、澳大利亚Defence Science and Technology Organization等公司已实现三维正交织物（3WEAVE®）批量生产。目前织造异形截面的三维织机多处于手动或半机械状态,尚不能以完全自动化和连续化进行生产。美国NASA ACT计划推进了三维机织预制件的研制工作，如美国Delaware 大学、Drexel 大学和North Carolina State 大学等都开展了对于三维纺织预成型技术的研究。国内天津工业大学、南京玻璃纤维研究院和东华大学在三维织物及其织造装备等研究方面开展了大量的工作。角连锁织物已应用于飞机叶片和机匣，能够织造厚度在90mm左右的织物。

二、针织增强体

针织物是一种由线圈作为基础单元组成的纺织结构，按结构成型方式可分为纬编和经编两种工艺。针织轴向织物（Directionally Oriented Structures，DOS）是在普通针织结构中引入无屈曲的取向纤维，提升纤维强力利用率，实现增强体强度和刚度的取向设计。可以分为单向、双向、三向和多向结构织物。成型针织结构包含纬编管状和壳状织物。

多轴向经编织物（Non-Crimp Fabric，NCF）是目前针织经编物中主要应用于复合材料增强体的产品。多轴向经编织物由平行铺放的纱线、纤维毡或织物，并通过经编束缚纱捆绑在一起而形成的织物。NCF织物已在风电叶片的蒙皮、叶根和大梁使用。12K碳纤维NCF织物用于制造空客A380后压力舱和空客A400M货运飞机舱门。CHOMARAT开发了C-Ply^TM 多轴向经编织物应用于航空航天领域。东华大学相继研发了碳/玻面内外混杂NCF织物。成型针织结构包含纬编管状和壳状织物。针织成型编织可以用来制造净形管状增强体，目前还处于研究阶段。

三、织增强体

编织结构是由两组（或更多组）纱线通过缠绕或交织构成一定形状的整体结构。适合于生产异型管状和锥体等预制体，但机器整体生产效率低，设备较为庞大。二维管状编织物一般由两个方向纱线构成的。通过在织物结构中衬入沿长度方向取向的纱线（轴向纤维），可制得三轴向编织物。三维编织预制件由两组或更多的纱线通过互相移位交织，形成不分层的整体多向编织结构。三维编织技术可以整体编织矩形组合截面或是圆及圆的一部分的预制件。如：工型梁、T型梁、十字梁、盒型梁、n型梁、m型梁、圆柱体等。

三维编织物在航空航天领域的应用包括机体梁，F型截面机身框，机身圆筒、尾翼轴、助夹筋板、火箭头锥和火箭尾喷管等。美国NASA ACT计划执行中，美国波音(Boeing)和洛克希勒(Lockheed Martin)公司研究了编织技术在机身部件的制造。美国Brunswick公司用编织结构复合材料制作了2000多个导弹弹翼和航天器接头。三维编织复合材料是20世纪80年代发展起来的一种新型纺织基复合材料，能有效避免分层现象，其冲击靭性、损伤容限与抗疲劳特性优异，结构可设计性强，能够实现异形件的净尺寸整体成型，有效保障构件力学性能的稳定性，在航空航天、国防军工、交通、建筑等领域具有广阔的应用前景。

四、非织增强体

非织物广义上来说是指通过机械、热学、化学方式使纤维或长丝以纠缠的方式结合在一起形成的薄片状或网状结构。非织造通过摩擦、聚合、粘接的方式或这些方式的组合，将有取向或是无序排列的纤维结合成薄片状、网状、絮状或异型构件。非织造物被广泛地应用于特制的滤芯、复材预制件和土工布等领域。

五、缝合预型体

穿过层板厚度的缝合是提高复合材料层合板层间强度和层间断裂韧性最有效的方法之一。缝合技术最早发展于20 世纪80年代末, 当时为了降低飞机的制造成本, 美国航空航天局先进复合材料技术研究计划(ACT)和美国空军的先进轻型飞机机身结构计划(ALAFS)均把缝合技术作为一项关键技术进行重点研究。

缝合一般有双面缝合和单面缝合，对于二维平面上层间缝合,用普通工业缝纫机双面缝合；对于几何形状复杂的三维立体预制件则采用单边缝合。单边缝合可以实现复杂、较大、超厚、异形预型体制备。德国等国家对单面缝合设备的研究起步较早, KSL是缝合设备代表性公司，提出了使用工业机器人为操作平台，将工业机器人与单边缝合技术相结合使用，该技术最初用于生产床垫、家居用品以及汽车气囊等产品，通过缝合技术和设备的不断改进，通过采用碳纤维、芳纶等缝合线进行复合材料增强体预制缝纫，然后将预制件通过RTM等复合材料成型工艺制备复合材料，用于飞机上一些零部件的制造与加工。

六、应用前瞻

为了满足复合材料不同应用领域的要求，如形状、性能和功能等需要，纺织增强体形式也从单向逐步发展到多向、三维和异形等预成型体形式。

近来，随着大丝束碳纤维的发展，展纤纱应用在机织物和NCF织物织造方面，如英国Sigmatex推出sigmaST丝束展开碳纤维增强材料。日本帝人公司采用Toho Tenax新的碳纤维纱线和Sakai Ovex的展纱技术制备出厚度仅为0.06mm，克重60g/m²的超轻碳纤维织物。

编织和拉挤、编织–缠绕–拉挤工艺的结合形成了高效生产的高性能管道结构。飞机包容机匣和风扇转子叶片采用了三维结构纺织增强体和RTM成型工艺。编织和NCF织物在宝马i3电动车上获得了成功应用。机织和编织增强体在异形件的结构和功能一体化方面取得了进步。

七、技术指标

增强体设计和织造与复合材料的设计、制造、评估、优化等方面形成了高度融合与集成，高性能纤维、先进复合材料材料成型工艺和增强体制造技术不断推陈出新。

（1）增强体织物的设计制造与复合材料的设计制造一体化密不可分

复合材料的设计制造一体化，是复合材料技术发展的必然趋势。复合材料的可设计性，是复合材料的特点之一。复合材料的制造，可以分为两大类，一类是不通过增强体织物过渡的复合材料制造工艺，如缠绕、铺丝技术；另一类是通过增强体织物作为预成型体，再进行各种复合工艺的复合材料制造技术，如三维编织物预成型体+RTM复合工艺。各种预成型体织物的设计，必将与复合材料的设计结合起来，根据所设计的结构进行制造，而各种机械化、自动化、智能化的制造技术，将融入到织物的制造中去。

（2）增强体织物成型技术不断创新，各种新技术不断涌现

由于织物结构设计与复合材料设计高度融合，必将给织物成型技术提出更高的要求。主要表现为：织物构型的优化和各种结构的组合和分布与复合材料设计的要求一致，这就促使织物成型技术更加灵活，纤维（纱线）构型更加多样化，传统的机织、针织、编织和正交多向织物型向异型化、曲面化、复杂化方向发展，多种传统成型技术的组合将出现，而突破原有工艺的新技术也将层出不穷。最终在三维空间上满足外廓构型的需要，在织物微观结构上满足复合材料设计的功能性能的要求，如在总体上理解为以纤维（纱线）为线形单元体的3D打印。

（3）新技术的吸收和吸收新技术后的织物发展

增强体织物的发展，一方面随着复合材料技术的发展需求而发展，另一方面，通用技术的发展，也将给织物成型技术带来新的活力。机器人技术、智能控制、远程控制等将应用到织物和制造和生产管理中来。分享通用技术的发展成果，也将使织物成型技术如虎添翼。以机器人（机械手）为代表的工具，将广泛应用于织物成型技术中，使织物在精细化、异形化、大尺寸等方面得到发挥。

（4）新型纤维和纤维（纱线）形态的出现，将引发织物成型的革命性变化

新型纤维，如纳米纤维长丝，碳纳米管长丝束和石墨烯纤维的工业化和商品化，将给织物发展带来革命性的变化，尤其是在轻量化方面带来质的飞跃。低纤维含量的织物，将在复合材料增强体中扮演重要的角色。而各种新的纤维（纱线）形态，如毛绒纱线，竹节纱线等将使织物成型中发挥独特的作用。此外，热塑性纤维的应用，将使热塑性复合材料的基体在织物成型时得以预埋和控制。