本发明公开了一种应用于烧蚀型热防护系统的设计方法。考虑的不确定性输入参数对各种不确定性随机参数进行量化并采用抽样技术生成随机输入样本；然后对随机输入样本进行确定性的气动热以及热传导分析，以整个飞行过程中热防护系统的最高背温的温度特征量为输出变量；随后以生成的少量随机样本为基础，构建随机输入样本变量与输出变量的代理模型，并对代理模型进行精度校验。最后，对达到精度要求的代理模型进行大量样本快速计算，分析输出特征的概率分布特性并对不确定性参数进行灵敏度计算分析。该方法可实现对整个飞行过程中烧蚀型热防护系统高效的概率设计，对于烧蚀型热防护的设计以及优化提供方向。