在航空航天领域,转动惯量参数对于飞行器姿态、轨道等各项控制有着重要的意义。随着武器装备技术的发展,对于大型飞行器的控制精度要求日益增高,对大型复杂结构转动惯量测量技术也提出了更高的要求,新的测量设备向着高精度、集成化、自动化的方向发展。目前大型复杂结构转动惯量测量存在着装卡困难、安全性低、测量效率慢、振动阻尼大的问题,本文针对大型复杂结构偏航方向和俯仰-滚转方向转动惯量测量分别提出等效扭摆法和振摆法的测量方案。针对偏航方向转动惯量,在分析传统测量方法的基础上提出了等效扭摆法的测量方案,采用安全性更高的卧式测量法,引入气浮支撑技术,大大减小接触摩擦,利用弹簧振子振动的单自由度可叠加特性,采用弹簧振子群提供激振力,弹簧弹力在中心形成巨大扭矩,拟合出虚拟扭摆杆,以等效扭摆杆产生的扭矩做为回复力,解决了大型物体起振困难、扭杆扭转非线性度过高的问题。针对俯仰-滚转方向转动惯量,考虑大型复杂结构实际工装困难,仍然考虑采用卧式测量,本文提出基于振摆法的转动惯量测量方案。由对称分布的弹簧群提供回复力,给予振动平台一纯力矩,使平台激振,平台在弹簧弹力和重力矩共同作用下做复摆运动。本文对该装置原理上进行建模分析,并对可能造成误差的因素单独仿真,给出该方案能够精确测量的初始条件。在本文提出的测量方案中,引入了气浮支撑技术,大大提高了测量可行性和测量精度,针对气浮技术,本文对气体模型进行一定的简化,将气浮轴承中的气体流动化为一维流动,给出一维流动方程,基于方程对满足测量要求的气足进行初步设计,并用仿真软件进行仿真校核。文末对本文提出的测量方案进行了缩比实验,结合仿真结果和实验数据,验证测量方案的可行性。