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F-35的“虚拟旗”军演

 范雍祈求上天 2020-03-02

在2019年12月初,洛克希德·马丁公司负责F-35培训和后勤项目的副总裁昌西·麦金托什宣称,美国空军将在2020年内,实现全球范围内所有的F-35模拟器联网训练的功能,使得F-35模拟器用户可以进行更高级、更复杂的任务训练,例如大规模的协同作战。这种称为分布式任务训练的功能将显著提升目前日益壮大的F-35机队的训练和作战能力。


由于第五代战斗机的研发成本巨大,并且出于对外形隐身能力的极致要求,不允许随便修改飞机的尺寸和形状。从F-22开始,新一代战斗机就不再像传统机型那样,具有改型研制的战斗教练机型号。这也导致了美国战斗机飞行员训练体制的变化,从新型教练机T-7A提出的要求可以看出,未来的教练机将主要解决飞行员筛选这个核心问题,而更多的教学和训练任务,都将由模拟器来完成。目前,波音-萨伯方案已经赢得了下一代教练机T-7A的竞标,除了采购351架教练机之外,还将前所未有的同时采购46台配套的模拟器和相关地面设备。


在战斗机飞行员的培训方面,F-22由于服役较早,对于模拟器训练考虑得不够周到,大量的F-22飞行员培训任务是使用F-16D战斗教练机来完成的,这不但导致了F-16D战斗教练机使用寿命消耗过快,而且由于飞行性能和作战系统的差异,并不能很好的完成F-22飞行员的训练任务,仍有较多的转换训练科目需要消耗F-22的使用寿命,效费比较低。而在F-35的设计中,已经考虑到了F-22的经验教训,并且由于F-35的作战系统已经与传统战斗机有了显著的差异,使用传统的战斗教练机为其飞行员进行培训的可行性已经变得很低,为此,F-35模拟器几乎完全复制了真实战斗机的实际设备和作战系统,以提供全面的飞行和作战训练能力。



而由于先进飞控系统的作用,F-35可以在更多的场景中提供辅助飞行能力,从而极大的解放了飞行员的操控压力,使得飞行员可以更加专注于作战任务的执行。F-35模拟器也忠实的反映了这种能力,日本防卫大臣政务官岩田和亲之前在社交媒体上公布了其使用F-35B模拟器的体验,岩田之前并没有任何驾驶飞机的类似经验,但是在飞行教官的指导下,只用了半天时间,就在模拟器上独立完成了模拟航母起降的训练科目。很显然,对于已经完成高教机训练、具备一定飞行基础的新晋F-35飞行员来讲,要在F-35模拟器上完成飞行技能的转换训练也会是较为轻松的任务,从而可以将主要精力投入作战训练方面。


由于F-35模拟器具有与实机相似的强大能力,导致其采购成本也较高,目前,装备F-35的基地一般最多只有4台F-35模拟器,可以互相联网使用,这意味着在进行模拟器作战训练时,最多只能模拟一个4机小编队。而一个满编的空军基地将拥有数十架F-35,例如,希尔空军基地是美国空军第一个达到F-35满编的基地,在2019年底达到了78架的计划编制数量。希尔空军基地在2020年1月初开始的大规模演习中,总共出动了52架F-35A,以检验有大批量五代机参加时,可以达到的防空、对空、对地等综合作战能力。但是,这种大规模的演习不仅成本高昂,而且人力资源调配和后勤维护的要求都很高,只能偶尔为之,平时主要的训练任务,还必须使用F-35模拟器来完成。


在使用了分布式任务训练系统之后,美国空军将可以把每个空军基地拥有的F-35模拟器与其他空军基地全部连接起来,形成一个巨大的训练网络,从而满足大规模编队作战模拟训练的需求。麦金托什声称,分布式任务训练将允许“无限数量”的F-35模拟器联网,而内华达州的内利斯空军基地将是该系统的第一位正式用户。只要获得官方批准,该系统就能进入软、硬件的安装和调试过程,最早在2020年春季就能交付使用。

“虚拟旗”军演


事实上,完成所有F-35模拟器的联网,只是美国空军利用网络进行虚拟化演习的发展历程的一个重要节点。早在2000年,负责保障空军大规模训练的美国空军模拟与仿真局(AFAMS)便尝试将部分飞行模拟器组网训练,仿效实机实弹的“红旗”军事演习,拉开了首次“虚拟旗”网络虚拟军事演习的大幕。演习是通过空军模拟与仿真局开发的工具软件“空天仿真环境(ASCE)”来实现的。该软件通过模拟器之间的通信来运行,对飞行任务以及来自情报、监视、侦察资源的相关数据进行模拟,能为参加模拟训练的作战人员生成近似于实战的虚拟战场环境和相关资讯。


由于F-22没有双座型号,美国空军的F-16D就得承担起F-22飞行员的训练任务。

位于美国新墨西哥州阿尔伯克基的科特兰空军基地的分布式任务作战中心则是主持开展“虚拟旗”演习的主体,该中心由第505指挥和控制联队及其下属的第705战斗训练中队管理,目的是为美国空军作战部队提供虚拟训练能力,通过设计虚拟训练和考核场景,评估参演部队的指挥控制、战术行动以及武器使用的能力。


与“红旗”军演不同,“虚拟旗”军演不需要消耗实际的燃油、弹药和其他物资,也不存在飞机等主要装备的损耗,更从根本上杜绝了人员意外伤亡的可能性,举办成本大幅度降低。此外,虚拟训练与采用实机训练最关键的不同,是演习控制者能够随时更改虚拟训练的规模甚至随时停止训练。在实际飞行作业中,演习一经启动,便无法对演习进行暂停,或对训练步骤和次序进行调整,而在虚拟演习中,飞行员能够根据演习需要,随时调整飞机状态,以满足不同训练科目的要求。“虚拟旗”军演推出之后,便获得了空战司令部的认可,并要求继续扩大参演范围,而且每季度都要举行演习。目前,每年4次的“虚拟旗”军演已经成为美国空军最重要的训练和检测项目,是美国空军目前唯一的全系列飞机的作战人员都能参与的重点演习,重要性毫不亚于“红旗”军演,而美海军和海军陆战队的模拟器也陆续加入了“虚拟旗”军演。


随着网络和模拟技术的不断发展,“虚拟旗”军演也在不断的进化和改善之中。在2005年第四季度的“虚拟旗”军演中,美国空军实施了首次全美国范围内的虚拟现实演习,通过模拟器网络的扩大,使得训练真实度大为提高。2009年,“虚拟旗”军演的网络进一步延伸到美国的亲密盟国范围,美国空军、海军与加拿大、澳大利亚、英国开展了异地的模拟器联合演习,参演模拟器的范围跨越大约15个时区,分布在28个不同地点。

2020年1月初,希尔空军基地在一次模演习中出动了52架F-35A。

由于没有物资消耗,“虚拟旗”军演的设计强度很高,一般会持续一周左右的时间,参演人员和模拟器基本上每天都处于任务饱和的状态。例如,在任务压力最大的预警机阵位上,人员可能需要连续工作超过15个小时,对300架次不同的作战飞机进行指挥和控制,而在实机演习当中,预警机的工作时间一般很少超过10小时,实际指挥控制的作战飞机数量更是大幅度缩水,一般只有30架次左右。此外,“虚拟旗”军演的作战区域也得到了极大的拓展,在传统的“红旗”军演中,作战区域只有3.8万平方千米左右,而在“虚拟旗”军演中,虚拟的作战区域面积增加到了340万平方千米。通过“虚拟旗”军演,美军内部之间的大规模协同作战、以及与几个亲密盟国之间的大规模协同作战,都得以实现有效的演练,切实提高了部队的战斗力。


由于5代机技术的敏感性和复杂性,目前F-35战斗机模拟器尚未加入“虚拟旗”军演,但随着F-35系列战斗机的大量装备,未来将F-35战斗机模拟器纳入“虚拟旗”军演也是很有必要的。美国空军在实现了F-35战斗机模拟器的联网之后,估计将很快使其加入“虚拟旗”军演,以进一步增强其他作战飞机人员与5代机人员的协同能力。麦金托什声称,洛克希德公司已经在实验室中完成了与F-22、F-16战斗机模拟器以及E-3预警机模拟器的联网试验,并正在测试其他机型模拟器的联网。此外,由于美国海军、海军陆战队和英国的F-35战斗机模拟器目前运行在各自独立的网络中,还不能马上与美国空军的F-35战斗机模拟器联网运行,因为系统的初始设计是面向美国空军的。但根据“虚拟旗”军演发展的经验,只要有需求,未来全世界范围内的F-35战斗机模拟器都可以联网运行。


另外,根据2019年12月发布的消息,美国空军在未来几年中将投入巨资,用于多域指挥和控制的研发和装备,目的是将现有的全部武器系统通过网络连为一体。但这里边是否包括了空军的各种模拟器,还有待进一步的讨论,空军副参谋长史蒂芬·威尔逊(Stephen Wilson)拒绝就此问题向媒体发表评论。但是,空军负责模拟项目办公室高级主管菲利普·卡朋特(Phillip Carpenter)上校说,空军正在推进一项名为“模拟器通用架构要求和标准”(SCARS)的项目,以规范模拟器建造企业的研发,使他们研制的技术更容易集成在一起。在SCARS下,空军希望为其使用的各种模拟器创建一个通用的开放式体系结构,不仅可以实施更严格的网络安全标准,而且服务部门更容易使用新功能或威胁信息来升级模拟器。卡朋特声称,未来的目标是拥有一批能够像智能手机一样,可以远程接收软件更新的新一代模拟器。SCARS预定在2020年授出合同,为期10年,价值9亿美元,已经引起了业界的广泛关注。


另外一个受到关注的问题,是模拟器与实机的分界问题。虽然在2015年,美军首次尝试将“红旗”军演与“虚拟旗”军演相结合,但在美国空军随后的表态中,仍然坚持模拟训练应该与实机训练截然分开,以使得虚拟空间与现实空间不发生实际交集。然而,从目前应用日益广泛的无人机和未来的第六代战机研制目标来看,在不远的未来,将模拟器网络连入实战网络可能是很有必要的。因为飞行员将尽可能不暴露在敌火威胁之中,而无人机驾驶员对飞机和武器的操作与虚拟场景实际上是难以区分的。在未来,只要有高速可靠的战区数据链(例如星链)的支持,美国空军很有可能实现模拟器人员与实机人员分段乃至共同操作飞机的场景。

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