近年来,民用航空运输业进入了一个快速发展的时期,世界航空运输量将呈现飞跃式的发展。作为飞机“心脏”的航空发动机由于其功率大、运行平稳、机组便于安装和维修等优点,广泛应用于军用和民用飞机上。但航空发动机是一个集高技术于一体的复杂热力机械系统,并长期工作在高温、高压和交变热负荷的恶劣环境中,使发动机在运行过程中出现性能衰退或各种故障,从而影响飞机的安全运行和人的生命财产安全。随着航空发动机技术的进步,发动机性能和可靠性的不断提高,其性能分析和故障诊断技术的研究也在不断地向前发展。特别是近20年来,随着计算机技术和计算数学等科学技术的迅速发展和普及,计算流体力学、计算传热学、计算燃烧学和人工智能算法等取得了长足的进展,对深入认识发动机内部复杂物理机理、性能分析、衰退预测、故障排查和发动机健康管理起着非常重要的作用,航空发动机性能分析和状态监控与故障诊断技术已逐步发展为一门完整的综合工程学科。因此,时刻了解发动机的运行状态,及时准确的分析发动机的性能状况和判断故障的位置以及发生故障的原因。这样能够及时的对发动机进行维修,提高发动机的使用率,降低发动机的维修成本,保证飞机的飞行安全和企业的经济效益。本文以民用双轴涡轮风扇发动机为研究对象,对其故障类型、性能参数变化规律和基于模型的故障识别等方面进行了研究。首先介绍了发动机各单元的主要故障类型,并对其产生的原因和故障机理进行了深入的分析。其次根据发动机气动热力工作过程,应用小偏差理论,对各单元体的热力方程进行小偏差处理,得到了各单元体的小偏差模型。又根据各单元体间的流量平衡关系和压比平衡,结合上述各单元体模型,建立了发动机部件性能和整机性能参数关系的数学模型。最后应用模型研究了发动机产生故障时性能参数的变化规律,并通过聚类分析的相似度法对发动机的实测参数进行了故障识别,判断出了实测参数偏差值对应的发动机故障类型。