本发明公开了一种高速飞行器大面积夹层防隔热结构及其成型方法，属航空航天飞行器表层热防护结构领域。夹层防隔热结构包括在金属承载结构件基底上表面由下至上依次铺覆的网格筋支撑层、隔热层和外蒙皮防热层复合而成；网格筋支撑层由内蒙皮和若干网格构成；其中，网格的筋条高为10~12mm，筋条截面宽度为2mm；隔热层由平铺于网格筋支撑层中的气凝胶复合材料构成；在隔热层的表面涂刷胶粘剂，其上铺覆有外蒙皮防热层。适于高速飞行器控制舱、载荷舱或仪器舱等舱身金属基底与其表层材料之间大面积夹层中，具抗烧蚀、抗高温气流冲刷、低热导、轻质等性能，可满足长时间防隔热需求，应用前景良好，有益于推广实施。