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美军(SLATE)空战虚拟仿真训练系统分析
时间:2019-10-21    评论:0
    来源:空天防务观察
    作者:何晓骁

    2018年10月30日,来自日本三泽空军基地的美空军机组人员首次从三泽任务训练中心的飞行模拟器实时参加了两场在美国阿拉斯加州举办的“红旗”19-1军演任务。这次活动展示了美军采用真实-虚拟-构造(简称LVC)技术的“安全保密的真实-虚拟-构造高级训练环境”(Secure LVC AdvancedTraining Environment,SLATE)训练系统的进步。LVC技术使驻日美军飞行员可以在基地内使用飞行模拟器参加在美国本土的实时飞行对抗训练。

    一、美军SLATE空战训练系统简介

    SLATE是美国防部和军兵种为了加快国防高技术预研成果的转化应用而推出的先期技术演示(ATD)项目,以评估SLATE对于空战训练的技术可行性、作战适应性和经济承受能力。

图1美空军F-16战斗机在“红旗”军演现场(美空军图片)

    飞行员对SLATE训练系统非常认可,因为该系统使他们能够在日常的模拟训练任务场景中及时发现自身的错误,而不是在致命的真实战斗情况下才第一次暴露问题。能模拟出真实的复杂场景开展日常训练,对于未来的体系化战争至关重要。美空军分布式任务操作网络(DMON)允许全球各地的不同飞机平台在虚拟环境中无缝地互操作和共同训练。

图2 SLATE系统组成(美空军研究实验室图片)

    1. 项目背景

    SLATE项目基于2012年美军空战司令部和美空军实验室共同开展的LVC飞行员项目。美空军采购后勤助理秘书、空中作战司令部司令和空军装备司令部司令确定了在2014年4月之前对LVC所需的增加技术成熟度和降低项目风险的计划。美空军研究实验室(AFRL)被要求开展先期技术演示(ATD)以降低技术风险。由美空军实验室出资4000万美元,和空军采购后勤部门出资700万美元,全额资助用于2014至2017年的研究经费。SLATE项目在2015年2月成为ATD项目。

图3 SLATE系统组成元素之间关系(美空军研究实验室图片)

    2. 环境需求

    (1)第五代训练系统必须提供单机训练、体系规模对抗和编队协同作战训练等多种不同规模的训练能力。

    (2)训练系统应能够连接LVC环境,包括支持航空兵在本场开展训练和在异地之间开展分布式训练。

    (3)需要能够覆盖飞行员的全训练流程。

    (4)训练系统必须与美空军、美海军陆战队、美海军和英国军队的训练实现分布式互操作,实现共同训练。

    (5)训练系统必须为空勤人员和地勤人员提供持续的学习交流环境,包括简报、汇报、任务规划和训练任务/维护任务。

    (6)训练系统必须含有向飞行员提供训练效果反馈和训练评估工具。

图4训练态势图(美空军研究实验室图片)

    二、美军LVC技术发展现状与下一步规划

    1. 北美防务公司积极参与LVC技术研究

    在SLATE ATD项目中,空军研究实验室指定立方体公司(Cubic)为系统集成商,并将与其他参与公司一起交付LVC机载子系统和地面子系统。立方体公司和SLATE其他参与公司计划使LVC系统的成熟度到达7级。

    立方体公司早在20世纪70年代初期就发明了空战综合训练系统(ACMI),LVC是ACMI的演进版本。LVC将提供更高的威胁密度、更广阔的虚拟空域和安全的互操作环境,飞行员可以在最高保真度环境中用先进的传感器和武器系统“在战斗中训练”。

    波音公司、诺格公司、柯林斯航空航天系统公司等军工企业也在参与LVC的研制。重点突破:地面模拟传感器和飞机传感器之间数据传输技术;雷达、平视显示器、态势显示和电子战系统地面模拟技术;安全认证的多通道加密数据链技术;开放式系统架构技术。目标是实现模拟威胁无缝集成到驾驶舱环境的处理能力,高度还原真实的空战操作过程,并能够与现有的战术作战训练系统兼容。当把数字构建的合成元素加入到实战训练中时,飞行员会得到更好的体系化训练经验,使他们能够使用在战斗情况下的不感到陌生。

    2. LVC技术在日常训练和演习中发挥作用

    在2016年8月,美空军通过LVC技术,已经成功将四架真实的F-16战斗机和两架模拟的F-22战斗机相互连接,开展6名飞行员的异地“4对2”的空战训练。F-22的飞行员在地面飞行模拟器中驾驶模拟飞机通过具备高等安全级别的网络模拟器与空中的四名F-16飞行员一起参与同一对抗空战任务。F-16飞机来自驻扎在韩国群山空军基地的空军第80战斗机中队,F-16在艾尔森空军基地起飞,而模拟的F-22模拟器由位于阿拉斯加州安克雷奇的埃尔门多夫-理查德森联合基地的第90战斗机中队飞行员驾驶。

图5美空军研究实验室专家在奈利斯空军基地与真实飞机训练(美空军图片)

    LVC技术已经用于包括在阿拉斯加州的“红旗”军演(2013-2018年)和“北方利刃”演习(2015年和2017年)。

    “红旗”(Red Flag)军演是美国太平洋空军司令部开展的一系列针对美军的实地训练演习,在模拟作战环境中提供联合空对空作战、空对面作战、拦截、近距离空中支援等内容的训练。在2018年的军演期间,LVC技术在全部五次红旗军演中都得到了应用。通过分布式加密安全网络将包括数百名模拟器飞行员和构建的数字兵力模型从全国各地或新墨西哥州科特兰空军基地连接到同一个战场环境中。

    “北方利刃”(Northern Edge)演习是美国太平洋司令部在阿拉斯加开展的两年一次的空战演习。在2017年的该军演中,演习涉及近6000名飞行员、海军陆战队员、海军和陆军人员,200多架飞机,以及海军船只和商船,并且集中于演练形成战术空中优势、打击陆地和海上目标。在此过程中,LVC技术训练方案模拟了远程轰炸机、预警机、指挥机等模拟器,以及通过计算机生成的友军和敌军的武器系统,增强了作战场景的真实度。美国太平洋司令部已确认在2019年度“北方利刃”演习中继续使用LVC技术。

图6美军军演地面模拟中心(美空军图片)

    3. SLATE后续计划

    美空军实验室提出了2018年SLATE训练系统能力新要求,随着更多的第五代F-35联合打击战斗机加入美军,需要将F-35纳入到SLATE中,给F-35飞行员更加真实的训练环境。此外,需要通过更好地整合LVC技术,克服目前阻碍一些高端训练演习的问题,提高空军训练环境的质量。

    随着对手能力的不断提高,增加LVC的能力以便真实的模拟出威胁程度对F-22和F-35飞行员的训练至关重要。由于大多数未装备新飞机的部队不愿意和装备F-22、F-35等飞机的部队进行对抗训练,所以需要通过SLATE训练系统为五代机提供一套非常复杂的蓝军来开展日常训练,要求第四代和第五代飞机新飞行员们能够对在现实环境中无法负担得起的训练场景下进行完成训练,使他们做好准备迎接即将到来的复杂挑战和威胁。

图7  LVC场景示意图

    三、总结

    当SLATE项目刚启动时,一直被视为一种辅助能力。然而,今天SLATE训练系统以及成为必不可少的设备,从美空军到美海军,从战斗机到直升机,正日益受到军方更多的关注。SLATE将战术训练模拟器与真实飞机战术相结合,增强了战斗机端到端的操作训练经验,能够提供全面的作战训练,真正改变飞行员的训练方式。

    真实训练场景。SLATE训练系统的计算机用数字构建生成的力量扩大了场景范围,并真实的创建了与飞行员在真正冲突中实际看到的相似训练环境,这种飞行训练的好处使飞行员所获得的更好的训练效果和更加全面训练任务。SLATE训练系统将蓝军的空中、地面和海上装备也集成在同一任务场景中,提供了大量的敌方兵力来配合飞行员训练,使得蓝军更贴近实战化,以最大限度地发挥蓝军的反抗力量,更好为飞行员提供了一个更加强大的对抗训练方案。尤其是可以给第四代和第五代飞机提供一个旗鼓相当的实战化训练场景。

    节约训练成本。在没有LVC技术之前,要开展大规模的对抗训练,需要调集各地的兵力集结到同一个区域。这种大规模演习成本高,需要大量的组织协调工作,导致演习的频率不高,达不到体系对抗训练的效果,如把一个整建制的“爱国者”防空反导系统带到阿拉斯加州的“红旗”军演需要花费不少于100多万美元。在LVC技术推广应用之后,在相同或更高水平的训练效果下参演的真实装备数量降低,转场费用也相应的降低,支持飞行训练所需的日常保养和维护费用也减少了,较少的飞行小时数伴随着减少设备磨损,有效的缓解了军费的压力。此外,采用模拟发射数字武器的对抗方式,减少了对训练弹的消耗。

    注重安全训练。在LVC技术推广应用之后,随着参训飞机数量的较少,空域内的飞机密度降低,减少了发生碰撞的几率,有效缓解了空域管制的压力。SLATE训练系统的有线网络覆盖美军大多数基地,分部广泛,需要的保密要求很高。无线通信涉及到空空和空面两种,需要防监听防干扰,给整个训练系统提供安全可靠的网络环境。

    此外,SLATE训练系统采用外挂吊舱的模式与飞机总线交联,避免了对机体内部安装设备或者飞机蒙皮安装通信天线的问题,但是也带来了使用上的不便利,如需要训练前安装吊舱和专人维护保障,还有吊舱安装在翼尖会被机身遮挡影响无线链路收发质量,导致需要在左右翼尖各安装一个SLATE吊舱。

标签:美军虚拟旗何晓骁战场军事
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