飞行安全是航空领域最重要的问题之一,统计数据表明人为因素已经成为导致飞行事故发生的主要原因,研究人为因素对提高飞行安全具有重要的意义。人-机一体化仿真是对人为因素进行定量研究的有效手段,其核心问题就是构建一个包含多种人为因素在内,能合理、准确地反映飞行员感知、决策、控制等行为的飞行员模型。本文的研究内容包括:对比分析了现有飞行员模型的优缺点并提出了改进的方向;在仿真程序中实现了飞机的非线性动力学模型,设计了若干控制器模拟飞机的自动\辅助驾驶功能;基于信息加工理论建立了飞行员的认知过程模型;在认知模型的基础上,对飞行员的控制过程建立了预测控制模型,该模型可以模拟飞行员对飞机动态特性的认知和预估行为;模型中集成了时延,误差、经验与习惯、生理心理状态等人为因素完整地模拟飞行员的各种特征;结合真实飞行数据对比了预测控制模型与PID控制模型的优缺点;基于人-机联合仿真实验研究了不同人为因素对飞行绩效的影响。研究结果表明:构建的飞行员认知理论模型可以反映出飞行员的认知过程,并能为量化人为因素的设置提供理论支持。构建的飞行员预测控制模型相比飞行员的PID控制模型,综合控制性能更好,与真实飞行数据的拟合程度较高;预测控制模型可以反映多种人为因素对飞行绩效的影响。