采用16组元双温度的热化学模型，耦合热化学非平衡流控制方程和烧蚀壁面边界条件及固体材料的热传导方程，进行再入飞行条件下球头模型的石墨烧蚀流场计算和流场在烧蚀过程中随时间变化特点的分析。对头部半径为1m、石墨防热层厚度分别为0.05m、0.1m、02m的球头，在高度65km、速度10km/s的飞行条件下进行了烧蚀流场计算，分析过渡过程中壁面特性、流场热化学参数分布及烧蚀影响的变化特点，并进一步比较分析了不同防热层厚度条件下的烧蚀流场特性和防热层内部温度分布的差异。