Приведено математическое описание нестационарных тепловых режимов кабин и отсеков транспортных самолетов при кондиционировании на основе метода сосредоточенной емкости. В качестве тепловых емкостей выделены: воздух внутри кабины; ограждающие конструкции; внутренние конструкции; электрическое оборудование; грузы. Для решения полученной системы дифференциальных уравнений с начальными условиями использован модифицированный метод Хемминга. Сформулирована и решена задача диагностики тепловых характеристик кабин и отсеков транспортных самолетов по данным испытаний, которая относится к классу внутренних обратных задач теплообмена. В процедуре параметрической идентификации тепловых характеристик использован экстремальный итерационный метод Ньютона-Гаусса, который обладает устойчивостью и достаточно быстрой сходимостью. Ключевые слова: тепловые характеристики, тепловые режимы, моделирование, диагностика, кабины и отсеки транспортных самолетов.