飞机货舱火灾早期探测对避免灾难性的人员伤亡和财产损失有着极其重要的作用。旨在为飞机复合火灾探测系统设计和研制提供理论基础,本文根据飞机实际飞行过程中环境气压的变化情况,对飞机货舱的顶棚射流区火灾烟气特征及气体浓度分布规律开展了实验和理论研究。主要的研究工作包括:通过在全尺寸飞机货舱模型内进行火灾实验及数值模拟,测量了不同油池尺寸火灾烟气前锋在不同时刻的位置。结果表明,数值模拟结果与实验结果具有一致性,大尺寸火源的烟气前锋到达顶棚某点的时间更短,表明热释放速率为影响烟气滞后时间的主要因素,不同环境压力下的滞后时间差别较小,实验结果验证了数值模拟的可行性。基于Alpert理论分析了环境压力和火源大小对滞后时间的影响,并将理论推导的滞后时间和实验值进行了对比分析。在理论和实验基础上,建立了预测烟气滞后时间模型。结合数值模拟技术,揭示了低压环境下飞机货舱火灾烟气内CO浓度的双区域衰减规律。顶棚射流中CO浓度衰减曲线可以分为剧烈下降区域（0≤r/H<0.5）和缓慢下降区域（0.5≤r/H≤2）,并针对两区域分别建立适用于描述不同压力环境下CO浓度衰减规律的分段函数模型。同时,通过观测CO气体运动边界,发现环境压力越低,早期的CO气体运动速率越快;不同环境压力下,顶棚下方CO气体蔓延规律类似,气体蔓延边界形状最初为圆形,随后因撞击侧壁变为马鞍形。根据连续方程和经典火羽流模型,推导出顶棚射流质量流量表达式,带入实验测得的温度和CO浓度数据,获得低压环境下顶棚射流质量流量系数比β_r?β₀,引入变量C_α表征低压环境对卷吸系数的影响,建立低压环境下顶棚射流质量流量预测模型。根据顶棚处烟气温度和CO浓度,计算不同低压下顶棚射流卷吸系数,发现其随着顶棚距离的增加和压力的降低而逐渐减小,且小于火羽流卷吸系数。