本文主要围绕长征2F火箭助推器的可重复使用(CZ-RBV)性进行了初步的研究和设计,其主要内容包括:总体设计方案研究、总体布局参数设计、气动布局设计与分析、归航弹道设计。通过分析总结国外可重复使用运载系统的特点和轨迹优化技术的研究现状,本文首先确定了CZ-RBV垂直起飞、水平降落的飞行模式;机翼采用折叠于机身背部的方式,以便于与主体火箭的捆绑和返航时的展开,主火箭发动机选择对环境污染较小、且真空比冲较大的液体火箭发动机,并且头部配备了返航涡扇发动机,为远场返航机动提供动力;归航方案选择航空动力返回方案,能够完成范围更广的机动任务;飞控系统选择模糊控制与滑模变结构控制相结合的控制策略,该控制律对控制系统参数的摄动和外部参数的扰动具有很好的鲁棒性。在总体方案的基础上,对CZ-RBV的总体布局参数进行了设计计算,并确定CZ-RBV的外形参数及特性参数;利用Solidworks软件对CZ-RBV的气动外形进行简化建模,并利用ANSYS CFX软件对CZ-RBV的气动特性进行了分析,分析结果表明CZ-RBV的气动外形设计合理。根据CZ-RBV的归航方案,建立了三自由度动力学模型和运动学模型,并利用Gauss伪谱法对其归航弹道进行了优化设计。优化结果表明,在满足各种飞行条件约束的情况下,该优化方法能够得到一条满足目标函数的最优轨迹弹道,达到了节省返航燃料的目标。本文所完成的工作,可为可复用系列飞行器关键技术的研究,以及相关问题的研究提供参考。