F-35的“虛擬旗”軍演

在2019年12月初,洛克希德·馬丁公司負責F-35培訓和後勤項目的副總裁昌西·麥金託什宣稱,美國空軍將在2020年內,實現全球範圍內所有的F-35模擬器聯網訓練的功能,使得F-35模擬器用戶可以進行更高級、更復雜的任務訓練,例如大規模的協同作戰。這種稱為分佈式任務訓練的功能將顯著提升目前日益壯大的F-35機隊的訓練和作戰能力。


由於第五代戰鬥機的研發成本巨大,並且出於對外形隱身能力的極致要求,不允許隨便修改飛機的尺寸和形狀。從F-22開始,新一代戰鬥機就不再像傳統機型那樣,具有改型研製的戰鬥教練機型號。這也導致了美國戰鬥機飛行員訓練體制的變化,從新型教練機T-7A提出的要求可以看出,未來的教練機將主要解決飛行員篩選這個核心問題,而更多的教學和訓練任務,都將由模擬器來完成。目前,波音-薩伯方案已經贏得了下一代教練機T-7A的競標,除了採購351架教練機之外,還將前所未有的同時採購46臺配套的模擬器和相關地面設備。


在戰鬥機飛行員的培訓方面,F-22由於服役較早,對於模擬器訓練考慮得不夠周到,大量的F-22飛行員培訓任務是使用F-16D戰鬥教練機來完成的,這不但導致了F-16D戰鬥教練機使用壽命消耗過快,而且由於飛行性能和作戰系統的差異,並不能很好的完成F-22飛行員的訓練任務,仍有較多的轉換訓練科目需要消耗F-22的使用壽命,效費比較低。而在F-35的設計中,已經考慮到了F-22的經驗教訓,並且由於F-35的作戰系統已經與傳統戰鬥機有了顯著的差異,使用傳統的戰鬥教練機為其飛行員進行培訓的可行性已經變得很低,為此,F-35模擬器幾乎完全複製了真實戰鬥機的實際設備和作戰系統,以提供全面的飛行和作戰訓練能力。

F-35的“虛擬旗”軍演

而由於先進飛控系統的作用,F-35可以在更多的場景中提供輔助飛行能力,從而極大的解放了飛行員的操控壓力,使得飛行員可以更加專注於作戰任務的執行。F-35模擬器也忠實的反映了這種能力,日本防衛大臣政務官巖田和親之前在社交媒體上公佈了其使用F-35B模擬器的體驗,巖田之前並沒有任何駕駛飛機的類似經驗,但是在飛行教官的指導下,只用了半天時間,就在模擬器上獨立完成了模擬航母起降的訓練科目。很顯然,對於已經完成高教機訓練、具備一定飛行基礎的新晉F-35飛行員來講,要在F-35模擬器上完成飛行技能的轉換訓練也會是較為輕鬆的任務,從而可以將主要精力投入作戰訓練方面。


由於F-35模擬器具有與實機相似的強大能力,導致其採購成本也較高,目前,裝備F-35的基地一般最多隻有4臺F-35模擬器,可以互相聯網使用,這意味著在進行模擬器作戰訓練時,最多隻能模擬一個4機小編隊。而一個滿編的空軍基地將擁有數十架F-35,例如,希爾空軍基地是美國空軍第一個達到F-35滿編的基地,在2019年底達到了78架的計劃編制數量。希爾空軍基地在2020年1月初開始的大規模演習中,總共出動了52架F-35A,以檢驗有大批量五代機參加時,可以達到的防空、對空、對地等綜合作戰能力。但是,這種大規模的演習不僅成本高昂,而且人力資源調配和後勤維護的要求都很高,只能偶爾為之,平時主要的訓練任務,還必須使用F-35模擬器來完成。


在使用了分佈式任務訓練系統之後,美國空軍將可以把每個空軍基地擁有的F-35模擬器與其他空軍基地全部連接起來,形成一個巨大的訓練網絡,從而滿足大規模編隊作戰模擬訓練的需求。麥金託什聲稱,分佈式任務訓練將允許“無限數量”的F-35模擬器聯網,而內華達州的內利斯空軍基地將是該系統的第一位正式用戶。只要獲得官方批准,該系統就能進入軟、硬件的安裝和調試過程,最早在2020年春季就能交付使用。

“虛擬旗”軍演

事實上,完成所有F-35模擬器的聯網,只是美國空軍利用網絡進行虛擬化演習的發展歷程的一個重要節點。早在2000年,負責保障空軍大規模訓練的美國空軍模擬與仿真局(AFAMS)便嘗試將部分飛行模擬器組網訓練,仿效實機實彈的“紅旗”軍事演習,拉開了首次“虛擬旗”網絡虛擬軍事演習的大幕。演習是通過空軍模擬與仿真局開發的工具軟件“空天仿真環境(ASCE)”來實現的。該軟件通過模擬器之間的通信來運行,對飛行任務以及來自情報、監視、偵察資源的相關數據進行模擬,能為參加模擬訓練的作戰人員生成近似於實戰的虛擬戰場環境和相關資訊。


F-35的“虛擬旗”軍演

由於F-22沒有雙座型號,美國空軍的F-16D就得承擔起F-22飛行員的訓練任務。


位於美國新墨西哥州阿爾伯克基的科特蘭空軍基地的分佈式任務作戰中心則是主持開展“虛擬旗”演習的主體,該中心由第505指揮和控制聯隊及其下屬的第705戰鬥訓練中隊管理,目的是為美國空軍作戰部隊提供虛擬訓練能力,通過設計虛擬訓練和考核場景,評估參演部隊的指揮控制、戰術行動以及武器使用的能力。


與“紅旗”軍演不同,“虛擬旗”軍演不需要消耗實際的燃油、彈藥和其他物資,也不存在飛機等主要裝備的損耗,更從根本上杜絕了人員意外傷亡的可能性,舉辦成本大幅度降低。此外,虛擬訓練與採用實機訓練最關鍵的不同,是演習控制者能夠隨時更改虛擬訓練的規模甚至隨時停止訓練。在實際飛行作業中,演習一經啟動,便無法對演習進行暫停,或對訓練步驟和次序進行調整,而在虛擬演習中,飛行員能夠根據演習需要,隨時調整飛機狀態,以滿足不同訓練科目的要求。“虛擬旗”軍演推出之後,便獲得了空戰司令部的認可,並要求繼續擴大參演範圍,而且每季度都要舉行演習。目前,每年4次的“虛擬旗”軍演已經成為美國空軍最重要的訓練和檢測項目,是美國空軍目前唯一的全系列飛機的作戰人員都能參與的重點演習,重要性毫不亞於“紅旗”軍演,而美海軍和海軍陸戰隊的模擬器也陸續加入了“虛擬旗”軍演。


隨著網絡和模擬技術的不斷髮展,“虛擬旗”軍演也在不斷的進化和改善之中。在2005年第四季度的“虛擬旗”軍演中,美國空軍實施了首次全美國範圍內的虛擬現實演習,通過模擬器網絡的擴大,使得訓練真實度大為提高。2009年,“虛擬旗”軍演的網絡進一步延伸到美國的親密盟國範圍,美國空軍、海軍與加拿大、澳大利亞、英國開展了異地的模擬器聯合演習,參演模擬器的範圍跨越大約15個時區,分佈在28個不同地點。

F-35的“虛擬旗”軍演

2020年1月初,希爾空軍基地在一次模演習中出動了52架F-35A。


由於沒有物資消耗,“虛擬旗”軍演的設計強度很高,一般會持續一週左右的時間,參演人員和模擬器基本上每天都處於任務飽和的狀態。例如,在任務壓力最大的預警機陣位上,人員可能需要連續工作超過15個小時,對300架次不同的作戰飛機進行指揮和控制,而在實機演習當中,預警機的工作時間一般很少超過10小時,實際指揮控制的作戰飛機數量更是大幅度縮水,一般只有30架次左右。此外,“虛擬旗”軍演的作戰區域也得到了極大的拓展,在傳統的“紅旗”軍演中,作戰區域只有3.8萬平方千米左右,而在“虛擬旗”軍演中,虛擬的作戰區域面積增加到了340萬平方千米。通過“虛擬旗”軍演,美軍內部之間的大規模協同作戰、以及與幾個親密盟國之間的大規模協同作戰,都得以實現有效的演練,切實提高了部隊的戰鬥力。


由於5代機技術的敏感性和複雜性,目前F-35戰鬥機模擬器尚未加入“虛擬旗”軍演,但隨著F-35系列戰鬥機的大量裝備,未來將F-35戰鬥機模擬器納入“虛擬旗”軍演也是很有必要的。美國空軍在實現了F-35戰鬥機模擬器的聯網之後,估計將很快使其加入“虛擬旗”軍演,以進一步增強其他作戰飛機人員與5代機人員的協同能力。麥金託什聲稱,洛克希德公司已經在實驗室中完成了與F-22、F-16戰鬥機模擬器以及E-3預警機模擬器的聯網試驗,並正在測試其他機型模擬器的聯網。此外,由於美國海軍、海軍陸戰隊和英國的F-35戰鬥機模擬器目前運行在各自獨立的網絡中,還不能馬上與美國空軍的F-35戰鬥機模擬器聯網運行,因為系統的初始設計是面向美國空軍的。但根據“虛擬旗”軍演發展的經驗,只要有需求,未來全世界範圍內的F-35戰鬥機模擬器都可以聯網運行。


另外,根據2019年12月發佈的消息,美國空軍在未來幾年中將投入巨資,用於多域指揮和控制的研發和裝備,目的是將現有的全部武器系統通過網絡連為一體。但這裡邊是否包括了空軍的各種模擬器,還有待進一步的討論,空軍副參謀長史蒂芬·威爾遜(Stephen Wilson)拒絕就此問題向媒體發表評論。但是,空軍負責模擬項目辦公室高級主管菲利普·卡朋特(Phillip Carpenter)上校說,空軍正在推進一項名為“模擬器通用架構要求和標準”(SCARS)的項目,以規範模擬器建造企業的研發,使他們研製的技術更容易集成在一起。在SCARS下,空軍希望為其使用的各種模擬器創建一個通用的開放式體系結構,不僅可以實施更嚴格的網絡安全標準,而且服務部門更容易使用新功能或威脅信息來升級模擬器。卡朋特聲稱,未來的目標是擁有一批能夠像智能手機一樣,可以遠程接收軟件更新的新一代模擬器。SCARS預定在2020年授出合同,為期10年,價值9億美元,已經引起了業界的廣泛關注。


另外一個受到關注的問題,是模擬器與實機的分界問題。雖然在2015年,美軍首次嘗試將“紅旗”軍演與“虛擬旗”軍演相結合,但在美國空軍隨後的表態中,仍然堅持模擬訓練應該與實機訓練截然分開,以使得虛擬空間與現實空間不發生實際交集。然而,從目前應用日益廣泛的無人機和未來的第六代戰機研製目標來看,在不遠的未來,將模擬器網絡連入實戰網絡可能是很有必要的。因為飛行員將盡可能不暴露在敵火威脅之中,而無人機駕駛員對飛機和武器的操作與虛擬場景實際上是難以區分的。在未來,只要有高速可靠的戰區數據鏈(例如星鏈)的支持,美國空軍很有可能實現模擬器人員與實機人員分段乃至共同操作飛機的場景。


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