起动过程作为涡扇发动机工作的首个工作阶段，安全可靠的快速起动是发动机能够顺利进入正常工作的前提。因此，建立涡扇发动机起动模型并研究起动故障诊断技术，具有重要的现实意义。本文对涡扇发动机地面与空中起动过程的特点进行了研究，分析了影响发动机起动性能的主要因素，在不损失收敛精度、不增加迭代次数的前提下，通过获得迭代过程中最优残差的方法，对现有的动态模型迭代求解算法进行了改进，提高了模型计算的收敛性。通过指数预测法获取了涡扇发动机的低转速范围部件特性，建立了发动机的地面起动部件级模型。研究了涡扇发动机空中起动的部件级动态模型的建模方法，通过对发动机熄火后惯性掉转过程的模拟，避免了空中起动的初猜值选取问题，实现了发动机空中熄火掉转及再起动的全过程动态模拟。基于所建立的部件级起动模型进行了发动机地面与空中起动仿真，仿真结果表明所建立的地面和空中起动模型具有较快的收敛速度，并能较准确地模拟涡扇发动机起动过程。对涡扇发动机地面起动过程中常见的典型故障现象、特征和成因进行了分析，讨论了发动机模型可调参数对其性能的影响，研究了发动机典型起动故障的模拟方法，并建立了发动机的起动机不能带转或带转困难、点火失败、起动超温、转速“悬挂”和起动时间长故障模型，实现了对典型起动故障的模拟。参考起动专家经验，根据实际可测量的发动机截面参数与相关控制信号，对比发动机正常起动与历史故障数据，提出了一种工程实用的起动不成功故障诊断方法，并通过发动机故障模型数据与实际试车故障数据验证了该故障诊断方法的有效性。