Существующие на сегодняшний день тенденции развития мировой и отечественной ракетно-космической техники направлены на все большее увеличение габаритов и массы выводимого на орбиту полезного груза, что в свою очередь повышает требования к головным обтекателям (ГО) ракет-носителей (РН). Хотя время эксплуатации ГО в полете составляет всего несколько минут, его конструкция при минимальной массе должна обеспечить целостность, работоспособность и защиту от разогрева ПГ при прохождении РН плотных слоев атмосферы. В настоящее время для ГО используется две основные конструктивно-силовые схемы (КСС) – подкрепленная оболочка или сэндвичевая (трехслойная) с различными видами заполнителей. Главной особенностью этих КСС является то, что нагрузка в основном воспринимается обшивкой, а ребра или заполнитель обеспечивает изгибную жесткость и сопротивляемость потере устойчивости.

В качестве конструкционных материалов для несущих слоев ГО все шире применяются высокопрочные и высокомодульные полимерные композиционные материалы (ПКМ) из углепластика, стеклопластика, органопластика и заполнителя сотовой структуры. В силу того, что в процессе эксплуатации ГО подвержен как силовому (аэродинамическому, инерциальному, динамическому), так и интенсивному тепловому воздействию, при его проектировании необходимо обеспечить не только несущую способность его конструкции с учетом наличия повышенных температур, но и обеспечить допустимые диапазоны температур наружной и внутренней поверхностей его силовых оболочек. Величину температуры наружной поверхности силовых оболочек обычно стараются обеспечить такой, при которой не происходят структурные превращения в ПКМ (обычно это температура стеклования) и не нарушаются адгезионные свойства применяемых клеев. При этом для обеспечения допустимого диапазона температур применяются всевозможные теплозащитные покрытия, масса которых может быть соизмеримой, а в некоторых случаях даже больше, чем собственно масса силовой оболочки. В зависимости от степени включения в обеспечение несущей способности конструкции все теплозащитные покрытия можно подразделить на две группы: с несущим корпусом (интегрального типа) и присоединенные, которые не выполняют силовых функций. При этом для изготовления теплозащиты могут использоваться как разрушающиеся, так и неразрушающиеся материалы. Определение расчетных тепловых режимов, выбор рациональных параметров теплозащитного покрытия и его толщины является сложной проблемой. Для конструкций данного класса тепловая защита в полной мере обеспечивается применением аблирующих (разрушающихся) теплозащитных покрытий, отдельному расчету и выбору параметров которых посвящены работы, в которых приведены основные расчетные схемы различных теплозащитных материалов и обобщены методы определения их основных характеристик. Допустимый диапазон температур для внутренней поверхности силовых оболочек ГО определяется существующими жесткими требованиями к его внутреннему пространству, где размещен ПГ. В этом случае допустимый диапазон температур можно обеспечить не только наружным теплозащитным покрытием ГО, но учетом при его проектировании теплоизолирующих свойств применяемых материалов, особенностей их КСС.