在新一代运载火箭正式投入使用前,保持和扩大我国航天发射市场在世界航天发射市场中的地位,紧跟世界航天运载步伐,对长征系列运载火箭进行改进和完善是完全必要和非常有意义的。在不降低可靠性和低成本的前提下,固体捆绑是一个较好的解决方法。根据“德尔它”和“阿里安”等国外运载火箭的研制发展过程启示我们,采用固体助推火箭可以实现火箭的通用化、系列化、组合化,提高运载火箭的可靠性和任务适应能力,降低发射费用,为用户提供良好的发射服务。通过二十多年的技术发展,我国运载火箭在液体助推捆绑方面已取得了长足发展,但在固体助推火箭方面还处于空白。随着我国固体火箭技术的不断发展,固体的火箭的可靠性不断提高,成本也在不断降低,加上固体火箭特有的使用维护简单,配套工程简单,使用性能较好等特点,已经基本具备了作为助推火箭的条件。本文以某型号为背景,对采用固体助推后的总体设计方案进行了论证,重点在结构布局、性能分析、分离设计和稳定性等方面进行分析。结构布局设计方面,由于受到固体火箭长度的限制,通过对不同纵向连接方式优缺点的分析,确定了比较合理的结构布局方案,具有结构形式简单、易于“三化”和后续发展的优点;并通过飞行中质心的计算,确定了固体助推火箭的发动机喷管角度。性能分析方面,通过对捆绑数量的调整,经弹道仿真计算,可使现役火箭性能得到很大提高,形成的新系列火箭具有较大的运载能力覆盖范围。再通过调整级间比、固体助推器性能等参数,可进一步提高火箭的运载能力,达到CZ-2E火箭的能力水平。助推器分离系统是运载火箭的关键系统,其成功与否将直接关系到火箭的飞行成败,因此助推器分离系统的设计一定要确保在各种条件下助推器都能够实现安全分离。本文在对助推器分离方式、传力形式、连接解锁装置、动力装置和分离时序等分离系统重要组成进行方案分析、对比后,设计出适合于固体助推器分离系统方案,并根据分离系统方案和助推器质量特性进行初步助推器分离动力学仿真,验证分离系统设计的合理性。在稳定性分析方面,本文挑选了捆绑4个固体助推器的状态,推导其姿态动力学数学模型,分析作用在弹性箭体上的外力和外力矩及相应的广义力,写出运动方程。通过对箭体姿态角和发动机摆角的数字仿真结果看出,火箭飞行过程中姿态角较大,系统抗干扰能力差,但还具有一定稳定裕度。通过上述计算分析,利用现有成熟技术和现有火箭模块,通过固体捆绑技术形成的系列运载火箭,方案可行,具有运载能力覆盖范围大、任务适应性强、适合发射各种轨道卫星的多用途系列运载火箭。同时,由于大量采用已经过飞行试验验证的技术,具有研制周期短,可靠性高等优点。