论文简要地介绍了机载空分装置中空纤维气体分离膜的传质机理、传质过程及渗透系数计算方法，分析了温度、浓度对渗透系数的影响；采用微元方法建立了气体分离膜的数学模型，并采用龙格-库塔法进行了数值求解，通过与实验数据的对比，证实了模型的正确性；定义了单位膜面积进料量、膜丝内外操作压比、氧氮渗透比三个重要参数和中空纤维膜理想度，分析了其对产品气氧浓度及制氮效率的影响；通过建立膜丝内压降的数学描述，分析了丝长、膜丝内径、分离器入口操作压力对丝内压降的影响及丝内径对膜分离性能的影响；在此基础上，进行了地面燃油预处理系统及机载惰化系统的全程模拟分析，并就减压式、常压式、增压式三种燃油地面预洗涤系统进行了分析比较；通过对全程惰化过程的数值分析，获得了在定流量变浓度条件下，油箱气相空间氧浓度变化、油箱中压力变化及引气流量变化的规律。研究结果如下：（1）单位膜面积进料量增加将使得制氮效率显著增加，但产品气氧浓度也显著上升；压比和氧气渗透系数的增加均会使氧浓度与制氮效率减小；氧氮渗透比的提高对制氮效率的影响不大。（2）压力对膜理想度影响较大，随着压比的增加，实际分离过程逐渐偏离理论值。（3）丝内压力随着丝长的增加逐渐降低，且压降速率逐渐增加；丝内径的增加可以降低丝内压降，入口压力的增加可以显著减小丝内压降。（4）丝内径对于中空纤维膜分离性能的影响较大，丝内径的增加使得制氮效率和产品气氧浓度显著减小。（5）通过三种洗涤方式影响因素的分析比较，得出减压式燃油地面预洗涤系统可显著降低燃油中的溶解氧含量，在三种预洗涤系统中优势明显。（6）飞行过程中机载制氮系统中空纤维膜的性能有很大变化，飞行过程中的惰化较之地面惰化可以达到更低的氧浓度水平。本文研究结果可为飞机油箱惰化系统及燃油地面预洗涤系统的设计提供参考。