探空火箭是在近地空间进行探测和科学实验的火箭。利用探空火箭可以在高度方向探测大气各层结构成分和参数,研究电离层、地磁场、宇宙射线、太阳紫外线和X射线等多种日-地物理现象。探空火箭的飞行高度介于探空气球和低轨人造地球卫星之间,是50～300公里高度范围内唯一有效的实地探测工具。探空火箭具有结构简单、研制周期短、发射灵活方便、与人造卫星相比成本低等优点,但是探空火箭一般为无控制火箭,发射之后不可完全回收和重复利用。构建探空火箭仿真和协同设计系统,在探空火箭发射试验之前,运用该系统对探空火箭进行多方面的仿真可以有效的辅助探空火箭应用的设计,对提高探空火箭进行科学实验的成功率,节省人力、物力,不断扩展探空火箭在多学科、多领域的应用都有着重要的现实意义。本文首先对探空火箭仿真的相关技术进行了介绍,之后对构建探空火箭可视化仿真及协同设计系统的关键技术进行了分析和讨论。根据探空火箭可视化仿真及协同设计系统的目标,进行了需求分析。进而设计了基于HLA的可扩展的系统体系结构。在这个体系结构下,利用HLA平台对互操作性和重用性的支持,实现仿真和设计过程的协同,支持不同型号、不同有效载荷多种探空火箭应用项目的仿真、设计和论证。针对探空火箭发射试验的具体情况,以经典传热学理论为基础,对影响探空火箭载荷舱热学环境的多种内外部因素进行了分析,并对各种主要因素进行了理论建模,推导出了探空火箭发射试验不同阶段的热平衡方程及载荷舱温度的计算方法。以子午工程探空火箭为原型,利用有限元分析软件ANSYS对探空火箭载荷舱内有代表性的大功率有效载荷——箭载发射机进行了热学仿真分析,给出了不同情况下发射机放热对相邻载荷的影响情况。由仿真结果可以看出箭载发射机的放热对相邻载荷的影响在可控的范围之内。结合探空火箭发射飞行的可视化仿真需求,基于Creator和Vega Prime实现了基本的探空火箭发射飞行的视景仿真。