Effet de l'encombrement visuel de l'écran primaire de vol sur la performance du pilote, la charge de travail et le parcours visuel

Le poste de pilotage d'un avion de ligne du XXIe siècle ne ressemble pas à celui que les frères Wright ont occupé lors de leur premier vol. En effet, la croissance accélérée de l'aviation civile a entrainé une augmentation et une complexification des instruments de vol du poste de pilotage afin de compléter le vol en toute sécurité et dans les temps prévus. Or, présenter au pilote une abondance d'information visuelle par l'entremise d'instruments de vol visuellement encombrés risque de diminuer sa performance de vol. La thématique de l'encombrement visuel des écrans a reçu un intérêt croissant de la communauté aéronautique qui cherche à connaître les effets de la densité et de la surcharge d'information sur le travail des pilotes. La réglementation aérienne demande de minimiser l'encombrement visuel des écrans du poste de pilotage. Les études précédentes sur le sujet ont trouvé un effet mixte de l'encombrement visuel de l'écran primaire de vol sur la performance technique de vol des pilotes. D'autres recherches s'avéraient donc nécessaire pour mieux comprendre ce phénomène. Dans cette thèse, nous avons réalisé une étude expérimentale dans un simulateur de vol afin d'étudier les effets de l'encombrement visuel de l'écran primaire de vol sur la performance du pilote, sa charge mentale de travail et son parcours visuel. Tout d'abord, nous avons identifié une lacune dans les définitions existantes de l'encombrement visuel d'un affichage et nous avons proposé une nouvelle définition pertinente pour le milieu aéronautique qui tient compte du contexte d'utilisation de l'affichage. Ensuite, nous avons montré que les études précédentes sur l'effet de l'encombrement visuel de l'écran primaire de vol sur la performance des pilotes ont mal isolé la variable d'encombrement visuel en manipulant celle-ci en même temps que la fonction de guidage de l'appareil. L'utilisation d'une fonction de guidage différente entre les affichages peut avoir masquée l'effet de l'encombrement visuel sur la performance du pilote. Pour résoudre ce problème, nous avons proposé trois exigences que tous les affichages à l'étude doivent satisfaire afin d'assurer que seule la variable d'encombrement visuelle est manipulée durant l'étude en laissant intouchées les autres variables. Ensuite, nous avons conçu trois écrans primaires de vol ayant un niveau d'encombrement visuel différent (faible, modéré, élevé) mais la même fonction de guidage, en respectant les exigences mentionnées ci-dessus. Douze pilotes, comptant en moyenne plus de 4000 heures de vol, ont complété une approche aux instruments dans un simulateur de vol en utilisant chacun des écrans pour un total de neuf répétitions. Les principaux résultats montrent que les pilotes ont rapporté un niveau de charge mentale de travail inférieure et ont obtenu une meilleure précision latérale durant l'approche en utilisant l'écran ayant un niveau modéré d'encombrement visuel comparativement aux écrans ayant un niveau faible et un niveau élevé d'encombrement visuel. Les pilotes ont aussi jugé que l'écran modérément encombré a été le plus utile pour la tâche de vol comparativement aux deux autres écrans. Les résultats d'oculométrie montrent que l'efficience du parcours visuel du pilote a diminué pour l'écran ayant un encombrement élevé comparativement aux écrans ayant un encombrement faible et un encombrement modéré. Globalement, ces nouveaux résultats expérimentaux révèlent la pertinence d'optimiser l'encombrement visuel des affichages de vol, car il affecte la performance objective et subjective de pilotes expérimentés dans la tâche de vol. La thèse se conclut avec des recommandations pratiques visant à permettre aux concepteurs d'optimiser l'encombrement visuel des écrans dans les interfaces humain-machine.