飞机环境控制系统(ECS)作为机载设备的关键系统之一,随着使用时间的增加各种各样的故障而出现,如果故障设备没有得到及时的维修和更换,会影响部件运行,甚至会造成不可挽回的事故。本文主要研究了适用于故障预测的飞机ECS数学建模方法。首先,收集并分析了国内外相关文献,归纳总结出了飞机环控系统故障研究的一般方法,总结了研究中存在的问题,并提出了研究方向。其次,分析了飞机ECS中涡轮机的结构和性能,总结了通过涡轮机前后气流参数,得到了气体变换过程的基本模型。在CATIA中完成涡轮的三维模型,在ICEM中划分结构化网格,最后在FLUENT中进行设计条件下的数值模拟。然后,以两轮升压式空气循环制冷系统为研究对象,利用MATLAB迭代程序和1stOpt曲线分析软件,建立系统中主要部件风扇和管道配件局部阻力系数的数学模型,获得了计算精度和跟随性满足要求的组件模型。根据空气循环系统中空气的流动顺序,按序连接各部件的数学模型,建立飞机ECS的整体数学模型,为下一步研究飞机ECS故障预测做铺垫。最后,以涡轮喷嘴环叶片磨损故障为例,利用神经网络算法,建立了喷嘴环叶片磨损预测模型,获取了涡轮在正常状态和不同程度磨损故障的状态中各种参数的变化情况,在此基础上,将故障涡轮代入ECS数学模型,研究了涡轮喷嘴环叶片磨损程度不同对应的系统性能的偏离。