金属热防护系统MTPS(Metal Thermal Protection System)作为可重复使用运载器RLV(Reusable Launch Vechicle)高温区大面积防热的首选防热系统。与陶瓷瓦热防护系统相比具有很多优点，如：抗冲击性能强、可以重复使用、重量轻。金属热防护系统主要组成部分有：金属蜂窝夹芯板、隔热结构、支架连接结构。隔热结构能够有效的限制热量的传递，一般采用热导热系数低、质量轻的材料；支架作为主要的支撑结构必须具备承载能力、热变形的释放能力、限制热量由外表面向冷结构传递的能力。故本文针对MTPS，应用有限元方法分析其防隔热性能并对承载结构进行初步设计。　　本文首先基于辐射换热的基本原理，对MTPS的防隔热性能进行分析。采用Rosseland方法对辐射导一热复合换热方程进行求解，对隔热材料的导热系数进行等效，并进行算例验证；应用Fatemi和Lemmen的等效方法计算蜂窝芯子的热属性；采用串联热阻的方法对蜂窝夹芯板的热属性等效，并进行算例验证。基于以上的分析，建立MTPS简化模型，同时，通过分析结构应力场、位移场和温度场，对螺栓孔和支架的几何形状进行初步设计；并且从热弹性耦合方程出发，采用贯序耦合方法，分析MTPS单件在不同支撑形式下的热力耦合性能。考虑摩擦对结构承载能力的影响，计算得到金属蜂窝上面板、支架的应力场、位移场和温度随时间的变化的曲线，发现主要机械载荷的承载部件为金属蜂窝的上面板和支架，失效的位置为支架的下端部和面板上蒙皮与支架的接触部位。结构失效的主要原因是热变形无法释放，基于这种判断，本文设计了一种释放热变形的方案即在下面板处设计滑槽，结果验证此方案可行。最后，结合材料的热弹塑性理论，分析结构的热力耦合性能，给出主要承载结构金属蜂窝上面板和支架的应力场以及应力和温度随时间变化的曲线，结果表明结构应力分配均匀，承载能力增强。本文在结构部位采用摩擦连接，得到结果为MTPS整体的设计提供依据，特别是滑槽加入解决支架热变形无法释放的难题，使得支架安全承载。