发动机的密封可靠性问题一直是困扰发动机发展的难题。发动机的密封可靠性关系到使用寿命以及发动机功率的进一步提升。垫片密封在发动机中应用广泛，而目前使用的金属垫片的设计是以垫片系数m和预紧比压y为依据的，这两个参数主要反映的是垫片密封连接结构的强度，并不能准确地反映垫片密封连接系统的密封可靠性。本文在考虑金属垫片密封表面微观形貌的基础上，利用分形几何理论，对金属垫片密封面上的接触情况进行研究。重点开展了以下几个方面的工作：对发动机用鼓形管接头进行有限元分析，得到金属平垫片的接触应力分布情况，并根据鼓形管接头中金属垫片的变形特点以及鼓形管接头的结构特点，对金属垫片的截面形状进行改进，以提高鼓形管接头的密封可靠性。在原始M-B分形接触模型的基础上，对原始M-B分形接触模型进行修正，使其更符合实际接触情况。在本文建立的M-B分形接触模型的基础上建立了金属垫片密封表面的接触模型，从而确定金属垫片密封表面上真实接触面积与接触载荷的关系。在此基础上研究了密封表面的分形参数对垫片密封性能的影响。在建立的金属垫片接触模型的基础上，借鉴渗流力学的相关理论，建立了基于分形渗流的金属垫片泄漏率模型。