在气动加热作用下低密度炭化复合材料会发生复杂的物理-化学变化,包括树脂的热分解反应、表面碳的氧化反应、碳的升华以及碳氮反应。对低密度碳/酚醛复合材料进行了热失重试验,获得了酚醛树脂的热分解温度区间和热解动力学参数。基于化学反应平衡基本原理,给出了壁面元素浓度与组元质量浓度之间的关系式。根据质量守恒原理,建立了壁面各元素质量浓度与无量纲质量损失率之间的关系。考虑热阻塞效应和冷壁热流效应,建立了表面能量守恒方程。以进入材料内部的净热流为边界条件,联立材料内部的热传导方程,可进行表面烧蚀和热响应耦合计算。在给定热载荷条件下,获得了低密度碳/酚醛复合材料的线烧蚀率、壁面温度、背面温度、内部的温度分布等关键性能。开展了石英灯烧蚀试验,测量得到的温度场结果与模型计算结果比较,符合较好,验证了耦合模型的准确性。