本发明提供了一种三级隔热式热流计，包括敏感面、内胆、外壳、敏感面安装架、内胆安装架、外壳安装架、敏感面热电偶、内胆热电偶、多层隔热组件、黑漆涂层和镀铝膜；本发明基于热流计测量原理，通过从敏感面到内胆、内胆到外壳、外壳到热流计安装面的三级隔热构型设计，其中安装架均选用低热导率材料，并采用多层隔热组件使得内胆到敏感面的辐射漏热可以忽略，使得热流计辅助部件到敏感面的漏热为可修正的小量值；相对此前同类热流计外热流达到150W/m2时，仍然存在10W/m2以上的测量误差，本热流计将对热流的测量精度提高到优于2W/m2，从而确保航天器热平衡试验的准确性和有效性。