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高超声速空间飞行器在快速穿越地球大气层的过程中承受气动引起的力、热耦合作用，为保证飞行器内部结构温度不超过许用极限，飞行器表面需覆盖热防护系统，同时维持气动外形并解决热膨胀、连接及密封等问题。作为高超声速空间飞行器的一项重要组成部分，热防护系统的材料选择、结构形式、试验验证以及实际应用已引起广泛研究。本文主要介绍了高超声速空间飞行器热防护系统的主要功能和形式、关键技术和未来发展趋势。