轻质烧蚀材料具有密度低、导热系数小、残碳率高、碳层表面辐射率高、碳层耐燃气冲刷性好等特点，能有效地阻止气动热向舱体内部结构传递，已广泛应用于月球、火星等深空探测器热防护系统。随着航天技术的发展，不同的气动热环境对烧蚀材料提出了不同的性能要求，开发出新型可靠的轻质烧蚀材料对于提高我国航天器热防护水平具有重要意义。本论文以不同树脂为基体，不同微球为填料，来制备轻质烧蚀复合材料。研究了烧蚀时间、质量比、基体填料种类等因素对烧蚀性能和隔热性能的影响，筛选组成，优化工艺，制备性能更优材料。采用氧-乙炔焰对材料进行烧蚀测试，利用质量烧蚀率和线烧蚀率表征烧蚀性能，测试距离烧蚀表面不同厚度处的温度表征隔热性能。测试试样压缩强度表征力学性能。利用TG-DTA分析基体填料耐热性能，利用SEM观察试样烧蚀前后形貌，利用XRD分析烧蚀前后微观结构。研究发现TH400硼酚醛树脂的热解残炭率高，耐热性能好，用其作为烧蚀复合材料基体制备试样，耐烧蚀性能较好。玻璃S38微球试样烧蚀后熔融凝结，质量烧蚀率较低。酚醛微球试样烧蚀后形成了疏松多孔的石墨化碳，线烧蚀率较低。而玻璃S38微球试样的隔热性能较酚醛微球试样好。本论文还通过在填料中添加碳纳米管、短切碳纤维来改善复合材料的烧蚀性能和隔热性能，通过添加偶联剂来提高材料力学性能，并初步分析了改性机理。研究发现在填料中添加3%的碳纳米管可以提高残留炭层表面平整度，有效降低试样烧蚀率。在填料中添加1.5%的经过表面处理的短切碳纤维可以提高残留层强度，降低试样烧蚀率。在材料制备过程中添加1%的偶联剂，可以有效提高基体与填料的粘接性，提高压缩强度。