飞行安全是民航发展的根基与保障。大量飞行事故调查表明：60%以上飞行事故是由飞行中的人为因素引起的，造成大量人员伤亡和巨额财产损失。为了有效应对民航飞行中的人为因素事故，迫切的需要加强飞行机组认知机理研究，建立完善的飞行员影响因素体系，估算机组差错事故发生概率，以提高快速、有效分析飞行机组事故原因的能力。本文在借鉴人因可靠性基本理论和分析人为差错的基础上，对飞行机组差错发生机理及虚拟仿真进行了系统的研究。主要研究内容如下：首先，基于认知工效学对人信息处理系统的阐述，研究了飞行员认知过程和差错发生机理。飞行过程中，飞行员行为包括感知阶段、决策阶段和执行动作，三个阶段循环反复进行完成飞行任务。要控制飞行安全，就需要保证飞行员在感知、决策、执行各阶段不发生差错。其次，构建了飞行机组差错PDA分析模型。结合飞行员差错发生机理和人为差错定量分析方法，形成了具有相互纠错功能的机组差错定量PDA分析模型，给出应用模型进行机组差错定量分析的方法和流程，用以指导机组人为差错事故分析。再次，从人为差错原因分析、人因可靠性评估、民航飞行手册和民航专家意见调查等方面对飞行机组差错影响因素进行了研究，构建机组差错影响因子定量分析体系。在应用飞行机组差错分析模型定量分析过程中，运用该体系定量描述诱发机组发生人为差错的情景环境。最后，进行了机组差错的虚拟仿真。构建了基于PDA模型的飞行机组差错仿真框架，进行了飞行机组差错仿真系统的设计，并以舱窗损坏的事故为例进行了实例仿真。通过仿真可获得飞行机组差错发生概率并可分析得到减少人为差错的方法。综上，本文以飞行机组差错为研究对象，对其发生机理进行了研究，构建了飞行机组差错分析模型，对机组差错的发生及定量分析进行了系统的研究，并搭建了机组差错的虚拟仿真框架。本论文是对飞行安全中的人为因素影响机理进行的一项探究性研究，对开展飞行机组差错事故仿真研究起到推动作用。