本发明公开了一种高速运载器能源热管理系统。所述系统包括：第一空气-燃油换热器、第二空气-燃油换热器、压缩机和制冷涡轮；第一空气-燃油换热器的第一输入端与高速运载器的发动机的输出端连通；第一空气-燃油换热器的第一输出端与压缩机的输入端连通；压缩机的输出端与第二空气-燃油换热器的第一输入端连通；第二空气-燃油换热器的第一输出端与制冷涡轮的输入端连通；制冷涡轮的输出端与高速运载器的舱室连通；高速运载器的油箱与第二空气-燃油换热器的第二输入端连通；第二空气-燃油换热器的第二输出端与第一空气-燃油换热器的第二输入端连通；第一空气-燃油换热器的第二输出端与发动机连通。本发明能够提高机载燃料热沉的利用率。