空间科学是以航天器为主要平台，研究发生在日地空间、行星际空间乃至整个宇宙空间的自然现象及其规律的前沿科学。国际上各空间大国一直对地球空间环境及其变化特性的探测和研究给予高度重视，计划和开展了多项空间科学探测活动，抢占利用太空的战略制高点。针对空间科学探测飞行器的应用，紧扣我国两项具体的空间科学探测计划:临近空间环境探测的探空火箭任务和地球物理场小尺度探测的分离载荷任务，本文论述了航天器回收装置与分离释放装置的结构设计与分析方法。　　借助于计算机建模与计算机辅助分析手段，本文以航天器的结构设计与分析的方法为主要内容。本文的研究对象分为两部分:作为探空火箭回收装置的回收伞、气囊和分离载荷的分离释放装置。　　第一，根据探空火箭项目的具体需求，论文对回收伞和气囊进行建模，对回收伞的设计从力学分析和热力学分析两方面展开，对气囊从承受落水冲击和充气展开角度进行结构设计。在回收伞开伞动载的动力学分析和结构设计中，为求得能够满足一定的安全系数要求且重量最轻的结构参数，对多个工况进行了分析与比较，得出的结论为伞衣结构优化设计提供了依据。考虑到回收伞下降过程的热环境，应用了简便的工程计算和仿真方法对回收伞开伞时的气动加热作用进行了分析，对伞衣表面温度变化做出了预示。在气囊设计中，对折叠气囊充气与落水动力学进行了分析，得到了在气囊受冲击载荷最恶劣的情况下所需要的气囊最小参数，以此为条件对气囊充气方式做了分析与比较。　　第二，针对国际上分离释放装置产品调研得出的问题，为了满足各项设计要求，论文对分离释放装置的总体结构进行了设计与分析，设计了装置的一种夹紧释放机构，对分离载荷的地面分离试验进行了方案设计。在结构方面，根据对分离载荷在轨释放分离具体要求，给出了装置的总体结构设计方案。在多个结构参数和材料参数不同的工况下，对结构设计进行了模态分析、静力分析与过载分析，检验了结构设计的刚度与强度，并对设计进行了优化。在机构方面，对夹紧释放机构进行了设计和校核，避免了在分离释放过程中出现的干涉问题。在地面试验方面，给出试验方案以及工装的具体设计，制定了试验测试技术指标和试验流程，并对设计进行了计算校核，使得试验与飞行条件具有一致性。　　本文对航天器回收装置和分离释放装置的设计方法研究主要有以下创新点:　　①使用数值方法分析了伞衣柔性织物结构在开伞过程中流固耦合的动力学特性，得到了伞衣结构对开伞动载作用的响应结果，探讨了伞衣对最大开伞动载的承受能力与伞衣结构敏感参数之间的关系，其结论对于伞衣结构优化设计提供了直接的依据;　　②采用了简便的工程计算方法分析了回收伞的气动加热作用，为了与手工估算结果进行比较，把通用分析软件Nastran热分析模块提供的两种对流换热模型应用到了计算过程中，并对仿真计算结果进行对比;　　③通过气囊受到落水冲击的分析来考虑箭头回收对气囊设计参数的要求，从而反推得到折叠气囊充气参数的要求，分析比较了充气方法;　　④分离释放装置的设计解决了国际上CubeSat（立方星）分离释放装置产品应用于分离载荷时的承载能力不足等问题，其结构布局形式能满足分离载荷姿态轨道控制要求;　　⑤为了避免在分离释放过程中出现的干涉问题，满足分离速度的高精度要求，为分离释放装置设计了一种带齿转盘的夹紧释放机构方案，能够将装置的开门动作和释放动作在时间上分隔开来。