传统手工铺贴存在成型质量不稳定、生产效率低等问题，难以满足复杂复合材料主承力结构的生产需求，而自动铺带技术还无法对特征复杂的承力结构进行有效铺贴。基于此，本文在手工铺贴的基础上，提出了一种预成型共固化工艺。同时，利用光纤光栅传感器监测应变，结合相控阵超声检测、光学显微观察以及力学性能测试，对比研究了手工成型共固化和预成型共固化方法对复合材料帽形结构成型质量的影响。结果表明：预成型共固化制备帽形结构内部应变变化幅度更大，主要受罐内压力和硅橡胶辅助模具影响，有利于结构内部纤维平顺分布，压实效果更好；帽形加筋结构内部缺陷种类繁多，主要存在于三角区以及帽形长桁与蒙皮壁板结合处；相比手工成型共固化工艺，预成型工艺（1℃/min升温至60℃,保温1 h）条件下帽形结构的关键区域基本不存在孔隙缺陷，有效降低了纤维皱曲的程度，外形精度分布均匀，其中，拉脱强度提高21.5%。