本发明公开了一种用于高超声速飞行器的多功能结构装置及其工作方法，包括防热模块、供电模块、控温模块和结构壳体；供电模块包括由基板隔开的多层温度层，多层温度层按照温度梯度依次排列；温度层包括电极层、外部电路输出端口、隔热材料和p‑n型热电材料对，电极层位于的p型和n型热电材料对上下端，并采用串联的方式连接多个p‑n型热电材料，热电材料串的端部连接外部电路输出端口；p‑n型热电材料对的单个热电材料被隔热材料包裹；控温模块包括依次叠层设置的隔热材料层和相变材料层，隔热材料层与基板连接，相变材料层与结构壳体连接。本发明满足不同弹道任务下，飞行器不同部位的防热、控温和供电需求，提升了热防护结构的效率。