一种机载蒸发循环制冷综合热管理系统,其特征在于：包括蒸发制冷循环子系统、高热流发热元件喷雾冷却循环子系统；还包括连接上述两个子系统且内填充相变介质的相变换热器(7)以及进行综合热管理的模糊PID控制系统；其中蒸发制冷循环子系统包括：冷凝器(2)、蒸发器(6)、第一膨胀阀(4)、第二膨胀阀(5)、压缩机(1)、三通阀(3)和第一缓冲罐(8)；其中三通阀(3)的第一口连接冷凝器(2)的热边出口,三通阀(3)的第二口连接第一膨胀阀(4)的入口,三通阀(3)的第三口连接第二膨胀阀(5)的入口,第一膨胀阀(4)的出口与蒸发器(6)冷侧入口相连,蒸发器(6)的热边与载冷剂管路相连,载冷剂的冷量用于制冷空间制冷；第二膨胀阀(5)的出口与相变换热器(7)第二边入口相连,相变换热器(7)第二边出口、蒸发器(6)冷侧出口并联于第一缓冲罐(8)后再接到压缩机(1)入口,压缩机(1)出口连接冷凝器(2)热边入口；其中高热流发热元件喷雾冷却循环子系统包括：第二缓冲罐(11),循环泵(13),过滤器(14),流量调节阀(15),喷雾腔(16),旁通阀(12)；其中喷雾腔(16)出口分成两路,一路与旁通阀(12)第一端相连,另一路经过第二缓冲罐(11)后与相变换热器(7)第一边入口相连,相变换热器(7)第一边出口经过循环泵(13)后与旁通阀(12)第二端并联,并联后再依次经过过滤器(14)、流量调节阀(15)后与喷雾腔(16)入口相连；喷雾腔(16)用于位于其腔内的发热原件的冷却；其中模糊PID控制系统包括用于控制压缩机(1)转速和三通阀(3)开度的模糊PID控制器(10),还包括散布于相变换热器(7)多个测温点(9)的温度传感器。