民用飞机燃油箱惰化系统是飞机机载系统的重要组成部分,通过惰化防止燃油箱的爆炸,为飞机提供了安全保障。在设计制造惰化系统时,氧浓度和惰性气体需求量作为两项重要参数,对其变化规律进行分析研究是有必要的;而在惰化系统的运行过程中为了更好地进行排故和维护,了解系统正常和故障时的参数变化,建立飞机燃油箱惰化的模型并进行故障仿真也是有必要的,这对该系统的设计制造和维护具有一定的理论意义和实用价值。本课题的研究工作包括以下内容:首先建立了考虑燃油消耗下的氧浓度计算模型,并分析了不同飞行阶段油箱氧浓度的变化规律。其次建立了不同飞行阶段的惰性气体需求量计算模型,并分析了惰性气体需求量的变化规律,结合实验数据给出了不同阶段惰性气体需求流量、工作效率等理论结果。在此基础上,利用SIMULINK和AMESim软件建立了压缩机、热交换器、空气分离膜组件、温度和压力传感器等组件模型和燃油箱冲洗惰化模型,为惰化系统的故障仿真做技术基础。最后通过故障注入的方法,仿真分析了热交换器冷边入口关断活门固定开度卡死和NEA限流孔堵塞故障对系统运行的影响,并自主搭建了一台小型的惰化系统实验平台,对NEA限流孔堵塞故障进行了实验验证。研究结果表明:燃油消耗对不同飞行阶段的飞机油箱氧浓度有重要影响,不同飞行阶段的惰性气体需求量随之变化;通过对燃油箱惰化系统的仿真,较好模拟了飞行过程中惰化系统组件故障响应结果,并进行了实验验证,理论和模型仿真结果对国产民机燃油箱惰化系统的设计和制造具有一定的理论意义和实用价值。