当前我国正处于大飞机自主研制的攻坚阶段,难题之一正是如何在保证强度约束条件下大幅减轻发动机质量,而采用高性能复合材料风扇叶片正是解决这一问题的核心思路,因此,对发动机高性能纤维复合材料风扇叶片预形件的研究具有一定的意义。发动机叶片预形件并非厚度均一的平板,其长度方向(纵向)和宽度方向(横向)的截面厚度均有连续变化。已有研究将叶片预形件设计为纵向连续变厚度三维机织结构,织机设备选择了由初代多综眼多剑杆织机改进后的第二代多综眼多剑杆织机,下机织物厚度变化虽已实现,但根据风扇叶片的实际形状,仍无法净形制备叶片的预形件。本文在此基础上,将叶片预形件拓展为纵横双向变厚度平板状,并结合第二代多综眼多剑杆织机进行双向变厚度三维机织结构的研究。首先,本文在纵向变厚度结构的基础上,进行了纵横双向变厚度三维机织结构的组织设计。在合理的经向垫纱分布基础上,结合经向垫纱由织物中部向两端边部逐渐留空的穿综方式,在织物内部结构中逐条采用纵向变厚度结构的设计原理,最终得到纵向厚度变化梯度较小,横向中间厚、两边薄的目标结构。然后,本文分析了在第二代多综眼多剑杆织机上织造双向变厚度三维机织结构可能遇到的问题,提出织机进一步改进的建议。由于纵横双向变厚度结构,相对于纵向变厚度结构更为复杂且厚度峰值更高,采用增加多综眼多剑杆织机的综框页数,来增加经纱变化可能及最终织物的下机厚度。随着综框页数的增加,机后最末页综框离织口的距离随之增加,将引起梭口高度降低,采用不同规格多眼综丝以实现综眼倾斜分布的方式,来解决预期的引纬困难问题。现有研究采用手工引纬,极易出错、效率低下、纬纱张力不稳定以及下机织物边缘成形不良,采用多剑杆夹持木梭进出多梭箱的引纬机构,来实现多根连续纬纱的同时引入。后期织造时,采用加装正压防爆装置,来解决碳纤维优良的导电性致使多剑杆织机线路元件短路的问题。接下来通过在改进后的多剑杆织机上织制三维平板状机织物来进一步调试织机的状态,保证织造过程中的稳定性。最后,在经调试后的多剑杆织机上试织双向变厚度三维机织预形件,对其完整的上机工艺流程进行了分析,并对下机织物进行了初步分析。下机后,将双向变厚度三维机织物的结构固定后,测试不同截面纵向和横向的织物厚度,结果表明:在纵向变厚度结构的基础上,引入合理的经向垫纱设计配合恰当的穿综方式,能够实现纵横双向变厚度的结构形式;但横向厚度变化不足,是深入研究需解决的首要问题。