在航天产品的研制生产中,经常需要在通高压气体的情况进行高速旋转,随着技术水平的提升,要求的高压气体压力和旋转速度不断提高,对用于测试的设备在高速高压下的旋转轴密封的可靠性、安全性等都提出了较高的要求。因此,研究高速高压旋转条件下的密封结构非常必要,同时也对航天产品的发展具有重要意义。为此,论文针对实际工况要求,对两种基于改性PTFE材料的滑环式组合密封圈在高速高压旋转条件下的密封性能进行了研究。设计了组合密封圈的密封结构,建立了计算模型和有限元模型,对两种滑环式组合密封圈进行了有限元分析。结果表明:齿形滑环式组合密封圈最大接触应力受O形密封圈预压缩量和气压影响大;方形滑环式组合密封圈最大接触应力位于O形密封圈和滑环接触面上,滑环与旋转轴接触应力受O形密封圈预压缩量和气压影响小,高压下最大接触应力偏离中心,易导致摩擦接触面受力不均而损坏。设计了高速高压旋转轴密封性能试验装置。介绍了试验装置的组成和原理,设计了试验装置中关键零件、控制系统和高压气源充气装置,确定了测试用密封圈型号尺寸。进行了高速高压磨损性能试验。通过对试验密封圈在不同转速、不同气体压力和不同O形密封圈预压缩量条件下的定时试验,分析了各因素对试验结果的影响程度。结果表明:两种测试密封圈在低压低速条件下密封性能相差不大,在高压高速条件下,齿形滑环式组合密封圈密封性能更优。进行了寿命试验。在35MPa气体压力和1200rpm转速条件下,考核了两种测试密封圈的密封寿命。结果表明:在高速高压旋转条件下,齿形滑环式组合密封圈密封寿命近3倍于方形滑环式组合密封圈。齿形滑环式组合密封圈的试验寿命大于实际工作中使用的特种橡胶O形密封圈的密封寿命,因此,齿形滑环式组合密封圈完全可以替代现有密封方式,该组合密封的应用可以大大提高设备的可靠性,为航天产品研制生产提供测试保障条件。