Достоверность результатов математического моделирования термонапряженного состояния теплозащитного покрытия аэрокосмического летательного аппарата зависит от достоверности оценки тепловых и механических характеристик применяемых материалов, корректности выбранных математических моделей распределения тепловых потоков, полей температур и напряжений. На примере трансверсально-изотропного композитного теплозащитного материала, состоящего из изотропной матрицы, выполненной из стеклоуглерода, и включений из трансверсально-изотропного пирографита рассмотрены методы построения двусторонних (сверху и снизу) оценок характеристик этого материала. Для расчетов выбрана слоистая структура, формируемая чередующимися этапами высокотемпературного осаждения из газовой фазы слоев пирографита и нанесения слоев стеклоуглерода. На основе метода конечных элементов проведен численный анализ термонапряженного состояния теплозащитного покрытия спускаемого аппарата, возвращающегося на Землю по завершении лунной экспедиции. В качестве примера рассмотрен спускаемый аппарат класса «Аполлон». Для получения верхней оценки интенсивности тепловых нагрузок рассмотрен спуск аппарата с нулевым углом атаки, т. е. при нулевом аэродинамическом качестве. Показана эффективность применения слоя описанного композитного структурно чувствительного материала по сравнению с двухслойным пакетом, набранным из отдельных слоев тех же материалов.