大气层内整流罩分离问题是高超声速飞行器的一项关键技术，大尺寸整流罩可能因结构变形过大导致分离失败。本文以某高超声速飞行器为背景，探讨了整流罩复合材料结构刚度增强技术，通过有限元建模和刚柔体动力学仿真对大气层内整流罩分离问题进行了深入研究。　　首先采用复合材料层合板替代铝合金结构，研究了典型工况下半罩分离过程动力学特性及层合板整流罩变形过大问题。其次，提出蜂窝夹芯板增加刚度方案，研究了蜂窝夹芯层厚度和面板厚度对整流罩环向刚度的影响规律，优化了蜂窝夹芯板厚度。第三，提出了一种面向圆柱壳的曲面蜂窝夹芯板细节建模方法，利用细节模型对整流罩蜂窝夹芯板结构在分离推力作用下的变形特性进行了仿真，探讨了典型载荷作用下蜂窝夹芯板的变形规律;通过对比分析细节模型与等效模型，确定了等效模型用于分离动力学仿真的适用性。最后，研究了大气层内整流罩分离过程，建立了整流罩表面气动力分布模型，利用ADAMS完成了考虑气动力的全尺寸蜂窝夹芯板整流罩柔性体分离过程仿真，结果表明:受热效应与气动力分布影响，分离过程中整流罩的环向变形量增大，可能导致分离过程失败;在分离力作用部位进行结构局部加强可有效减小分离过程中整流罩的环向变形;分离时飞行器攻角变化影响上、下半罩分离速度，相比零攻角情况，正攻角时上半罩分离速度增加、下半罩减小，而负攻角情况下则相反。