药柱设计基本上是一种几何上的考虑，它是利用某一给定的推力定律即推力一时间曲线来满足具体任务的内弹道参数要求。药柱设计是固体火箭发动机整体设计的核心问题。 论文研究了三维药柱和二维药柱的设计，前者是利用基本形体来模拟药柱的燃烧过程，而后者则是利用解析法来模拟这一过程。 星型药柱的优化设计是利用最小残药作为目标函数进行的。参数化的研究用来显示出选择不同设计参数所产生的差异。从内弹道的观点来看，一些重要的推进剂燃烧产物的理论性质由最小吉布斯自由能法决定。 内弹道性能是药柱设计是否成功的关键性问题。论文使用集总参数法和一维的方法，包括了定常和非定常的过程。考虑到侵蚀燃烧，使用勒努瓦—拉特和格林模型。喉部烧蚀的烧蚀率和起始时间作为已知条件给定。 绝热层是固体火箭发动机的另外一个重要的方面，必须特别注意的是管槽型药柱和三维药柱设计时，肉厚烧完之前将会有壁面暴露在高温气体中，所以暴露时间的精确确定是绝热层计算的关键。论文采用有或没有烧蚀现象的工程模型来决定热绝热层的厚度。 在本论文中，编写了一个MATLAB程序用于设计和分析以上所提到的有关固体火箭发动机的问题，该程序是模块化开发的，运算是逐步执行的。同时，程序还提供了一个图形输出接口。 程序可应用于星型、车轮型、管槽型和翼柱型药柱的几何参数以及内弹道性能的确定，还可以用于一种热防护层厚度计算、星型药柱的优化和燃烧室热力性质的计算。