如果航天器在高度较低的空间以很高的速度飞行时，将要承受很大的气动加热热流，需要有效的热防护措施。同时，目前激光武器已经成为各国卫星，导弹的新威胁，高能激光能够在很短的时间内摧毁卫星和导弹，同样也需要有效的热防护。光子晶体（Photonic Crystals，PCs）是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构。光子晶体具有光能禁带，一定频率或波长区域的光无法在其中传播。由于气动加热和激光烧蚀两种情况的温度都很高，辐射传热占据主导地位，所以具有光能禁带的光子晶体成为热防护的良好材料。本文主要研究了光子晶体在热防护领域方面的应用，首先建立了航天器的三维几何模型，计算了Ma=5时，航天器的气动加热情况，得到航天器外蒙皮的温度分布。之后建立宏观一维三层平板传热模型，利用商业软件Fluent，在三层平板模型的一侧施加热流，计算了在气动加热环境下，有无光子晶体的温度分布情况，得到光子晶体的热防护效果。接下来进行了激光武器打击能力的计算，再次利用Fluent，采用相同的传热模型，同样在三层平板模型的一侧施加热流，计算激光打击下，有无光子晶体的温度分布情况，得到光子晶体的热防护效果。然后进行了优化光子晶体热防护效果的研究，采取了多层结构和增加主动冷却通道两种方案，利用Fluent分别计算了2层和4层两种多层结构的热防护涂层以及增加以水为工质的主动冷却通道的热防护涂层的计算结果，再将得到计算结果与之前的计算结果对比，得到优化的效果。最后，进行了光子晶体禁带的研究，使用MATLAB语言，利用传输矩阵法对一维光子晶体光能禁带的影响因素，包括周期数，介质折射率，介质厚度，入射角等参数进行分析计算，利用平面波展开法对二维光子晶体光能禁带的影响因素，包括介质圆柱的半径，介质的介电常数等参数进行分析计算，寻找增大禁带宽度和改变禁带位置的方法