论文以我国新一代大推力氢氧补燃循环发动机为研究对象,针对其故障检测与诊断算法研究中所涉及的模块化建模仿真方法、主级工况下实时故障诊断算法以及硬件在回路仿真验证等关键技术,进行了系统而又深入的研究工作。研究成果不仅仅可以直接应用于新一代大推力氢氧补燃循环发动机的健康监控系统的设计中,而且对提高我国未来各种航天发射的安全性和可靠性也有很大的参考价值。论文的主要研究内容包括:首先针对新一代液体火箭发动机试车代价昂贵,进行专门的故障试车极端危险,从而导致了发动机故障数据稀少、诊断知识依据不完备、故障模式库不完整等问题,采用了基于模块化故障建模仿真的方法,建立了发动机各部位的仿真模块,并构成了关键部位模块库,并以此为基础,根据新一代氢氧补燃循环发动机的系统组成结构和工作过程,建立了该型发动机模块化的故障仿真模型,对预燃室氧阀门开度故障、氢主泵汽蚀故障和氢主涡轮叶片烧蚀故障等关键部位的典型故障进行了故障仿真分析。仿真结果与实际分析结果吻合较好,可以为发动机故障检测与诊断方法的研究提供重要的样本数据。接着针对发动机稳态工作过程中实时故障检测算法在及时性、实时性和准确性的要求,提出了基于改进ARMA模型的发动机主级工况故障检测算法。算法经过多种典型故障仿真数据验证,结果表明:针对发动机主级工况过程中多种典型故障,都能十分及时且准确的诊断出来,并与传统的红线关机系统相互比较,速度更快,结果更准。最后针对故障诊断算法走向工程实际应用需要进行实物验证,而发动机的实物验证周期长、危险度高的问题,进行了基于ARMA模型的发动机故障诊断算法硬件在回路仿真验证工作,搭建了硬件在回路仿真平台,并对故障诊断系统进行了半实物仿真验证。验证结果表明:所设计的发动机主级工况实时故障诊断算法完全满足工程实际的需要,能够进行关键参数数据处理,实时在线报警等功能,具备了实时故障诊断的能力,并且未出现误报警和漏报警。