Se propone una nueva configuración de grano de combustible que comprende dos granos segmentados en forma de estrella. En este artículo se investiga el efecto de la rotación, la longitud de la cámara media y la posición segmentada sobre la tasa de regresión del combustible y la eficiencia de combustión en motores de cohetes híbridos con granos segmentados en forma de estrella. Para este fin, se seleccionan peróxido de hidrógeno al 90% (HO) y poli(butadieno) terminado en hidroxilo (HTPB) como la combinación de propelente en esta investigación. Se realizan simulaciones numéricas tridimensionales de la configuración de grano segmentado en forma de estrella. Se llevó a cabo una prueba de disparo de un motor de cohete híbrido a escala de laboratorio para verificar la precisión del modelo numérico, y los errores entre los datos de simulación y los resultados experimentales no superan el 4.5%. El caso sin configuración de grano segmentado se considera como el caso base. Los resultados de la simulación demuestran que la estructura del campo de flujo de combustión del motor podría mejorarse mediante la configuración de grano de rotación segmentada. En comparación con el caso base, la rotación del grano de la sección trasera tiene poco efecto en la tasa de regresión del grano de la sección delantera, mientras que la tasa de regresión promedio en el grano de la sección trasera aumenta, con un aumento máximo del 25.04%. La eficiencia de combustión del motor con la configuración de grano de rotación segmentada es superior a la del caso base. En comparación con el caso base, la eficiencia de combustión del caso de grano de rotación segmentada con longitud de cámara media de 40 mm y posición segmentada de 1/2 se incrementa en un 4.06%. La tasa promedio de regresión del combustible y la eficiencia de combustión de los motores de cohetes híbridos con granos de rotación segmentada son superiores a las del caso base durante todo el período de operación, y la eficiencia de combustión aumenta entre un 1.40% y un 4.21% durante la operación del motor. Los hallazgos de esta investigación pueden proporcionar una valiosa guía para la mejora del rendimiento de los motores de cohetes híbridos con grano en estrella.