● 摘要
在现代航空工效研究领域中，信息显示与操作控制是人机界面设计的重要内容，对飞行员的操作绩效有着决定性作用。同时，信息显示与操作控制之间存在着密不可分，又相互影响的关系。作为飞行员与飞机进行人机交互的重要方式，良好的信息显示能够帮助飞行员迅速准确的执行操作任务，合理的操作控制能够保证飞行员生理和心理的舒适性，有利于信息的认知和决策。因此，在飞机驾驶舱的人机工效设计问题中，应将信息显示和操作控制作为一个整体进行系统的研究，才能更好的提升飞行员的操作绩效，保障飞行安全。本文以国家正在研发的新一代战斗机和大型客机驾驶舱为研究对象，选择信息显示和操作控制中的典型工效设计问题——信息编码方式与飞行操作行为的相互作用机制开展了一系列的研究。通过基础理论研究与飞行模拟实验方法，首先构建了简单操作行为的多维信息编码数学关系模型，然后通过动态飞行模拟实验获取了典型飞行操作行为的特征和规律，最后结合上述研究结论开展工效实验，对典型飞行操作行为与信息编码方式的相互影响机制进行了探讨。论文的主要工作包括下述几个部分：
飞行员人体模型研究
以人体测量学、解剖学和运动学理论为基础，通过对人体的合理简化，建立了飞行员人体模型与三维空间坐标系，并结合相关标准，进一步建立了飞行员上肢操作域理论模型。所建立的模型为操作行研究提供了理论依据。
仿真模型研究
为研究飞机驾驶舱显示界面信息编码与飞行员操作行为之间的复杂关系，通过对真实飞行过程中的任务特征及飞行员反映出的认知特性进行分析，开展基于飞行作业的仿真模型研究。仿真模型包括静态仿真模型与动态仿真模型，静态仿真模型以飞行模拟驾驶舱为平台，结合二次开发的实验程序，为操作行为与信息编码相互作用机制研究提供了实验平台。动态仿真模型通过软硬件的结合，可对全包线飞行过程进行模拟，为飞行操作行为研究提供更加真实的实验平台。
基于简单操作行为的多维信息编码工效研究
通过对信息编码多维特性、视觉特性和认知特性的研究，选取字符种类、字符高度和颜色匹配作为实验因素，以按键操作为操作任务，对简单操作行为的多维信息编码方式进行了静态仿真实验研究。依据实验结果，将多维信息编码方式进行量化，建立了适用于简单操作行为的多维信息编码数学关系模型，为显示界面信息编码设计提供参考。
基于动态飞行模拟的操作行为研究
以动态仿真模型为实验平台，采用位置跟踪设备，通过参考飞行手册等相关资料设定操作任务，开展飞行模拟实验。将实验得到的三维坐标值与飞行员人体简化模型和上肢操作域理论模型相结合，对飞行操作的典型操作动作、操作位置及操作姿势进行分析，并采用计算机仿真方法，对典型操作姿势下的腰椎受力进行分析。根据研究结果获取了典型飞行操作动作、操作位置及操作姿势的规律与特点。
典型飞行操作行为与信息编码方式相互作用机制研究
以建立的多维信息编码数学关系模型和操作行为研究结果为参考，选取字符种类、字符颜色及字符高度作为信息编码因素，以操纵杆操作、按键操作动作和6个典型的操作位置作为操作行为因素，结合生理测量设备，开展静态仿真实验。通过对不同信息编码方式下操纵杆和按键操作行为绩效的分析，结合腰椎受力和生理测量数据结果，对典型操作动作、操作位置与信息编码方式的相互作用进行研究，所得结论可以为飞机驾驶舱人机界面中信息编码及操作控制优化设计提供参考。
本文综合采用基础理论研究与飞行仿真实验的方法，研究内容涉及多学科融合交叉，研究成果可为我国飞机驾驶舱信息显示与操作控制系统化设计提供工效学理论依据和技术支持。