质量特性参数在工业领域的许多分支中都起着至关重要的作用,尤其是在航空航天、武器、汽车等行业中。这些领域产品的特点是,它们都需要对自身本体进行绕质心的控制,所以绕质心的转动惯量及质心位置的精确测量非常关键。已有的经验表明,最好的测量飞行器质量特性的方法是一次装卡完成所有测量。基于球面空气轴承的质量特性测量方法是目前世界上最先进也是最精确的质量特性测量方法,它同时也是一种一体化测量方法。本文提出了一种基于组合空气轴承的质量特性测量系统方案。针对该方案,本文从系统组成、测量原理分析和测量流程设计等方面开展了研究。该系统组成主要包括:台体分系统、测量分系统以及供气分系统。采用空气轴承的工程计算方法,对系统的空气轴承机构进行了设计和仿真。主要包括空气轴承中单节流孔的流量分析、空气轴承的载荷分析、建立空气轴承的基本方程、空气轴承的结构分析、空气轴承的基本参数设计。最后,分别讨论了各类偏心力矩和转动惯量的系统误差,并分别对误差进行了合成。系统分析结果表明,本文提出的基于组合空气轴承的质量特性测量方案能够实现高精度的质量特性参数测量。