本发明一种飞行器舱段结构热外压试验系统，包括热载荷加载系统、外压加载系统、轴向加载系统；热载荷加载系统包括加热器对试验件进行加热，外压载荷加载系统包括皮囊，与试验件外壁形状相同，随形包裹在试验件外围，通过向皮囊内加入液体控制压力大小；轴向加载系统包括伺服油缸、连杆、球铰，伺服油缸固定在试验件上方，连杆一头连接伺服油缸，一头连接球铰，启动伺服油缸，带动连杆往上(下)，从而带动球铰往试验件方向轴向施加轴向拉力(压力)。解决了热外压试验同时对试验件施加热载荷、轴向拉伸载荷以及外压载荷的难题，尤其是在施加热载荷以及外压载荷的同时施加轴向拉伸载荷。