本发明涉及一种返回式飞船大尺寸扇弧面防热结构成型工艺方法，通过将热固性树脂溶液沉积在增强相纤维表面，得到一个刚性体结构，解决低密度质软三维纤维结构整体成型易变形难题；再采用酚醛树脂真空辅助浸渍增强相，得到纤维骨架结构，提高了整体成型防热结构的力学性能，避免整体成型的大尺寸扇弧面防热结构失稳风险；最后在整个大尺寸扇弧面防热结构坯件内生成多孔酚醛树脂气凝胶结构，使材料具备隔热性能，完成整体防热结构成型。使用本方法制备的防热侧壁结构，刚性模具支撑情况下检测，尺寸精度优于2mm；密度均匀可控，密度均匀性在±0.02g/cm3；密度值具备可设计性，可设计范围在0.27～0.40g/cm3。