刷式密封是一种具有低泄漏率、低磨损率、长寿命的柔性接触式密封,已在军工和民用大型叶轮机械领域得到应用。目前刷式密封的研究主要针对的是单向高转速工况。本文针对飞行器舵轴处密封具有高温、隔热、间歇往复摆动适用、压差方向可变的特点提出采用一种新型的刷式密封结构,并围绕该应用对刷式密封的加工制造和密封特性展开研究。建立将刷丝区内部处理为Non-Darcian多孔介质的舵轴处刷式密封结构的二维轴对称旋转泄漏和传热分析模型,数值模拟分析速度场、压力场及温度场并计算泄漏率和热流量。分析不同结构参数、工况参数和安装参数对泄漏流动及传热性能的影响规律,得到了各参数的最优范围。同时采用均匀设计法并借助多元线性回归分析多结构参数对该密封性能的综合影响,得到对泄漏率影响由重到轻的排序为孔隙率、后板间隙、刷丝厚度、前板间隙。针对刷式密封多级安装时存在级间分压不均匀性的问题,提出可通过改变刷式密封的结构参数改变阻力的方法来达到分压均匀。采用线性悬臂梁和简支梁理论分别分析由过盈安装和压差力引起的刷封接触力并推导了刷丝的径向和轴向刚度,同时引进等效密封比压的概念并提出刷丝端部接触的判断准则。提出一种基于刷丝与轴表面的粘着磨损理论推导刷式密封理论寿命和模糊综合评判法计算安全因子,进行刷式密封寿命预测的方法。研制了往返运转刷式密封试验装置,用于静动态泄漏试验,对其试验和理论研究进行对比分析,分析结果验证了本文理论研究的正确性。该密封的性能和制造工艺的研究对于刷式密封的设计和改进、应用场合的拓展及设计加工成本的降低具有重要的意义。