Рассмотрен двухкритериальный подход к решению задачи выбора толщин многослойной теплозащиты конструкций в двумерной постановке, состоящей из двух этапов. На первом решается задача выбора толщин слоев теплозащиты конструкции в одномерной постановке по критерию минимального рассогласования температур в расчетных точках. На втором этапе решается двухкритериальная задача проектирования тепловой защиты в двумерной постановке. При этом в качестве одного критерия используется гладкость профиля распределения толщин, а в качестве второго - сумма квадратов отклонений интерполированных толщин слоев от найденных на первом этапе оптимальных значений, полученных из решения одномерных задач в расчетных точках.