为了防止海水进入鱼雷内损毁雷内结构,以保障鱼雷能完成战斗使命,鱼雷的尾轴密封作为一种高背压动密封起到重要作用。鱼雷尾部结构设计空间受限,尾轴密封设计难度较大,目前,国内80%~90%的密封技术采用机械密封,而针对摩擦副端面粗糙度、弹簧比压、端面宽度、背压、转速等因素对鱼雷尾轴密封性能影响的分析,国内在该方面的分析工作开展较少。机械密封性能与密封端面形貌密切相关,考虑到端面形貌具有自仿性、自相似性,本文在分形维数的分形理论基础上,比较粗糙度与分形维数表征密封端面形貌的区别,并运用结构函数法计算不同粗糙度与分形维数之间的对应关系;针对尾轴密封为混合摩擦状态,用Navier-Stokes方程求得密封端面的泄漏速度;同时,运用分形理论中的M-B模型,分析得到在不同工况下,尾轴密封端面的真实接触面积以及空穴分布面积;最终建立了基于分形理论的尾轴机械密封泄漏模型。最后,考虑到尾轴轴系的跳动及密封端面磨损因素,对泄漏模型进行修正,并通过尾轴机械密封基本性能试验对模型进行了验证。根据建立的模型,对影响尾轴机械密封泄漏率的分形维数、弹簧比压、背压等因素进行分析,获得了满足使用要求时,各参数的取值范围。同时,针对鱼雷特定的航行工况,运用遗传算法对分形维数、弹簧比压、密封端面宽度等设计参数进行优化,为进一步的工程设计提供一定的建议。本文通过调整影响尾轴密封性能的参数,设计了不同零件并依次进行了试验,验证了各参数对密封性能的影响。最后,通过对比实航数据与理论分析结果,得出本文建立的模型在实际工程中有一定的应用价值。