现代民航飞机设计广泛采用复合材料结构,但较之金属结构,其导电性差,在雷电环境下极易遭受雷击,导致结构破坏,给飞行安全带来严重威胁。本文采用理论分析和数值计算相结合的方法,对复合材料雷击防护系统的烧蚀损伤特征和防护性能进行了深入研究。基于麦克斯韦电荷守恒方程和能量守恒原理,通过引入参数“电位移矢量”和“金属的传热系数”,得到复合材料雷击防护的电—热耦合控制方程和能量平衡数学模型。在理论分析基础上,分别建立了全喷铝、局部喷铝和铜网防护的复合材料层合板雷击烧蚀损伤三维有限元模型,利用ABAQUS软件进行数值模拟,计算结果与文献实验结果吻合较好,进而分析得出防护层厚度和雷击电流等参数对层合板烧蚀损伤面积和损伤特征的影响规律。最后,建立了复合材料雷击防护协同优化模型,对雷击损伤面积、防护层质量和防护层烧蚀速率进行协同优化,采用遗传算法寻找最优解,收敛效果良好。研究结果对国产民机L/HIRF维修任务的选择与维修间隔的确定分析有一定的参考价值。