近年来,具有优异综合性能的聚酰亚胺成为制备高性能树脂基复合材料整流罩的理想基体材料,然而,其工艺性和使用温度的限制成为其广泛应用的瓶颈。因此,提高以聚酰亚胺为基体的复合材料的制备工艺性和使用温度上限成为当前的研究热点。作为高马赫数飞行器的重要部件,对聚酰亚胺复合材料整流罩进行热环境和结构分析是其研发阶段的关键。本论文主要围绕材料性能、热环境和结构应力分析三个方面开展以下研究工作:首先,从聚酰亚胺复合材料的制备入手,分析了该树脂基碳纤维增强复合材料的工艺性能,借助对所制样条试件的DMA测试,筛选出PI-1-1具备更好耐高温性能和较好的工艺性,适合用作制备耐高温复合材料的的基体树脂。第二,应用有限体积法对流场的控制方程进行了离散化处理,针对所研究的整流罩结构建立了二维轴对称旋转计算模型,借助CFD软件求解了 1km、10km、30km三个飞行高度不同飞行速度的流场环境,并对流场的气动力和气动热环境进行了分析。经研究,1km高度以3.0Ma速度飞行80s整流罩顶点的温度将达800K (即527℃),达到了所研究的复合材料树脂基体的使用温度上限;而在30km高度速度可以使用到4.0Ma。最后,采用有限元法建立轴对称二维模型,借助ANSYS结构分析软件通过APDL语言调用CFD计算结果,对在温度场和气动力载荷作用下的进行了应力和变形分析。结果表明在所研究的工况下,整流罩的结构能满足强度要求,安全系数均大于2.7。