Во многих ситуациях на практике невозможно непосредственно измерить теплофизические и термкинетические характеристики исследуемых композиционных материалов. Единственный путь, которым часто пользуются, чтобы преодолеть эти трудности, это косвенные измерения. Данная работа посвящена вопросам идентификации математических моделей теплопереноса в разлагающихся теплозащитных материалах. Решением соответствующей обратной задачи является совокупность четырех теплофизических характеристик: теплоемкости, теплопроводности, теплоемкости фильтрующегося газа, теплового эффекта разложения. При этом параметры уравнения арениусовского типа определяются из соответствующего термогравиметрического эксперимента. Устойчивость решения обратной задачи обеспечивается использованием метода итерационной регуляризации. Апробация разработанного метода была осуществлена при экспериментальном исследовании теплопереноса в перспективном теплозащитном материале.