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F-35全任务模拟器在美军训练中发挥大作用
时间:2019-10-19    评论:0
    来源:空天防务观察
    作者:何晓骁

    2018年年底,美国洛马公司在使用了一体化增材制造(3D打印)模拟器零件(包括组件外壳和支架)后,将其生产的F-35全任务模拟器(Full Mission Simulator,FMS)的单台价格降低了300万美元,由1200万美元减少到900万美元。构建FMS所需的零件和组件数量从500个减少到仅为5个。

    洛马公司在低速初始生产第11批次(LRIP 11)中将按照最新的价格生产15台FMS,能为F-35计划计划节省约4500万美元。洛马公司采用了很多措施降低其F-35模拟器的成本,如按长期供货合同采购并在生产线上采用自动化。该公司还计划在2020年投入3000多万美元用于持续降低F-35训练成本,同时提高训练能力,投资内容包括基于新的威胁和用户需求,实现虚拟训练环境的现代化;开发新技术来缩减计算和视景架构中软硬件占用空间,用更自动化的方式降低对人力支持的要求;推动训练系统和F-35飞机的并行发展。

洛马公司研制的F-35战斗机全任务模拟器(美国洛马公司图片)

3D打印的全任务模拟器零件(美国洛马公司图片)

    一、日本F-35A坠毁是否因为训练不足?

    2019年4月9日,日本航空自卫队一架F-35A战斗机在进行夜间对抗训练时通信中断,并从雷情中消失,坠毁在日本三泽空军基地以东约135千米的太平洋内,造成一名飞行员身亡。事发当天,4架F-35A战斗机在三泽空军基地以东的空域使用嵌入式机载训练系统(嵌入式的ACMI,除以色列购买的F-35外,都标配了该训练系统)开展2对2训练,事故飞机为4机编队中的1号机。期间为与接近训练空域的美国军机保持高度差,在地面指挥下左转下降高度,约16秒后被再次要求左急转下降高度,此时飞机报告“关闭”(作者理解为退出训练)。约16秒后,飞机从雷情消失。关于该事故的详情,可参见本号2019年8月14日发表的专栏文章:“日本航空自卫队公布F-35A战斗机坠毁的最终调查结果”(点击题名可直接访问)。

日本航空自卫队F-35A坠毁事故图示(日本防卫省图片)

    据报道失踪飞行员年龄40岁,改装F-35A前飞F-4,拥有3200小时飞行经验,但其只在F-35A上飞了约60小时。该飞行员可能存在改装训练不充分的问题,毕竟从二代机直接改装四代机的跨度较大。当天执行的飞行训练是夜间海上多机对抗训练,训练科目难度较高。官方调查结果提出F-35A曾发出了两次警报(可能是近地告警),飞行员没有及时做出正确的反应。理论上来说三代机之后的飞机往往具备了自动改平能力,飞行员在出现空间迷向后、不好改出的俯冲状态或者触发近地告警时可以通过按压自动改平按钮实现飞控计算机控制下的最佳改出方案。

    在此事件后,美空军在2019年7月决定将提前为现役的F-35A战斗机集成对地自动防撞系统(Auto-GCAS,在判定危险时自动系统的权限更高,在这种情况下不需要飞行员做出任何操作就能拉起、转向到安全高度后改平飞机,确定安全后再交还飞机控制权),比原计划的2026年提前了7年。调查报告给出了预防措施有加强空间迷向相关的训练(包括模拟器训练);确认适合夜间飞行的相关标准;加强对各种报警处理的训练(包括模拟器训练)。

    日本作为F-35战斗机的采购大国,理论上也采购了F-35相关的模拟器用于训练,可能也有很多机组前往美国培训。

    二、美军对F-35A机组的训练

    F-35A飞行训练计划旨在使飞行员从初始资格训练(IQT,包括基础课程或转机型),到任务资格鉴定训练(MQT),以及后续训练(CT)。 

F-35飞行员进行地面培训(美空军图片)

    初始资格训练IQT使飞行员初步获得基本职位和飞行任务的资格。完成IQT后,飞行员获得基础飞机资格(BAQ)状态。学员将学习空战战术(ACBT)、低空训练(LASDT)Ⅰ 类(500英尺/约合150米)、传感器管理、武器使用资格(AIM120、AIM-9、激光制导炸弹(LGB)、惯性辅助弹药(IAMS)和其它空地(A/G)武器)。所有IQT学员在毕业前将进行设备资格评估和飞行任务资格评估。这些评估要求学员在空空和空地任务中展示基本操作的熟练程度和任务能力。BAQ是任务资格鉴定训练(MQT)的先决条件。

    MQT初步对飞行员进行资格认证或重新认证并能执行分配的任务飞行员在完成MQT之前保持BAQ状态。完成MQT是基本任务能力( Basic Mission Capable,BMC)和作战任务准备就绪(Combat Mission Ready,CMR)的先决条件。完成MQT后飞行员被分配到CMR或BMC训练。MQT的终点是通过成功完成指挥官设置的战术任务获得以CMR认证。任务至少应包括A/A和A/G科目。

    后续培训(CT)有两个方面。第一个是基本飞行技能的训练。这些技能确保了飞机的安全运行。第二部分包括完成准备空勤计划(Ready Aircrew Program,RAP)中包含的单位指定任务所需的任务相关训练。RAP计划旨在集中训练完成部队核心任务所需的能力。完成IQT和MQT后,飞行员将接受特定部队所有基本任务的训练。

    额外的专业训练不是每个飞行员都需要这样的训练。如成为长机(FL, Flight Lead)、教员(IP, Instructor Pilot)、空中前进指挥官(FAC(A))等。专业训练通常在飞行员达到CMR/BMC状态后完成,是在CMR/BMC要求之外完成的。

    F-35训练指导大纲如下:

        Chapter 1—GENERAL INFORMATION(一般信息)

        1.1.Abbreviations, Acronyms, and Terms.(缩略语、缩写和术语)

        1.2.Responsibilities:(职责)

        1.3.Processing Changes:(过程变更)

        1.4.Training.(训练)

        1.5.Training Concepts and Policies: (训练概念和政策)

        1.6.RAP Policy and Management:(Ready Aircrew Program政策和管理)

        1.7.Training Sortie Program Development:(训练架次计划开发)

        1.8.Training Records and Reports. (训练记录和报告)

        1.9.Pilot Utilization Policy: (飞行员使用政策)

        1.10. Sortie Allocation Guidance: (架次分配指导)

        1.11. Waiver Authority: (放弃的权限)

        Chapter 2—INITIAL QUALIFICATION TRAINING (IQT) (初始资格培训IQT)

        2.1.General. (一般信息)

        2.2.In-unit Training. (在部队训练)

        2.3.Prerequisites. (先决条件)

        2.4.Ground Training. (地面训练)

        2.5.Flying Training: (飞行训练)

        2.6.IQT for Senior Officers: (对高级军官的 IQT)

        Chapter 3—MISSION QUALIFICATION TRAINING (MQT)(任务资格训练MQT)

        3.1.General. (一般信息)

        3.2.Ground Training: (地面训练)

        3.3.Simulator Training: (模拟器训练)

        3.4.Flying Training. (飞行训练)

        3.5.Initial Aircrew Chemical Defense Training (ACDT). (机组初级防化培训)

        Chapter 4—CONTINUATION TRAINING (CT)(延续部分训练)

        4.1.   General. (一般信息)

        4.2.   Ground Training. (地面训练)

        4.3.   Flying Training. (飞行训练)

        4.4.   Special Categories:  (特殊类别)

        4.5.   Multiple Qualification/Currency: (多重资格/通用)

        4.6.   Currencies/Recurrencies/Requalifications: (通用/重复/再鉴定)

        4.7.   Regression (N/A to CB/TF-coded units): (回归测试)

        4.8.   End of Cycle Requirements. (周期结束要求)

        4.9.   Proration of End-of-Cycle Requirements. (按比例分配周期结束要求)

        4.10.   Regaining CMR/BMC Status: (恢复CMR/BMC状态)

        4.11.   Example of the Lookback, Regression, Proration, and Requalification Process: (回顾、回归、分段和再鉴定过程的示例)

        4.12.   Instrument Training. (仪器训练)

        4.13.   G-Awareness Continuation Training. (持续过载训练)

        4.14.   Low/Slow Speed Electronic Identification (EID)/VID Procedures: (低空/低速电子识别(EID)/VID程序)

        Chapter 5—WEAPONS EMPLOYMENT QUALIFICATION(武器使用资格)

        5.1.General. (一般信息)

        5.2.Initial qualification (QUAL):(初始资格)

        5.3.CT qualification (QUAL): (持续训练资格)

        5.4.Familiarization (FAM):(熟悉)

        5.5.Weapons Employment Parameters.(武器使用参数)

        5.6.Full Scale Inert/Live Ordnance. (全尺寸武器)

        Chapter 6—SPECIALIZED TRAINING(专业训练)

        6.1.Specialized Training Programs. (专业训练计划)

        6.2.Flight Lead (FL) Upgrade.(长机课程)

        6.3.Instructor Pilot (IP) Upgrade.(教员课程)

        6.4.Mission Commander (MCC) Upgrade.(任务指挥官课程)

        6.5.Simulator Instructor (SI).(模拟器教员)

        6.6.Electro-Optical Targeting System (EOTS): (光电搜索系统)

        6.7.Electro-Optical Distributed Aperture System (DAS) Qualification Program:(分布式光电系统) 

        6.8.FAC(A) Upgrade.(空军前进引导员课程)

        6.9.Low Altitude Step-Down Training (LASDT).(低空降压训练)

        6.10.   Nuclear Certification. (核武器认证)

        6.11.   F-35A Block Differences Training. (F-35A批次差异训练)

        6.12.   Contingency/Exercise Spin-Up Training This training will be conducted prior to support of contingency operations (if time permits) or exercises. (紧急/演习能力提升训练 此训练将在支持紧急行动(如果时间允许)或演习之前进行)

        6.13.   Forms Adopted. (采用的表格)

        Attachment 1—GLOSSARY OF REFERENCES AND SUPPORTING INFORMATION(参考文献和支持信息词汇表)

        Attachment 2—GLOSSARY OF MISSION/SORTIE AND EVENT DEFINITIONS(任务/架次和事件定义词汇表)

    三、FMS在F-35训练中的使用

    F-35全任务模拟器(FMS)是洛马公司F-35飞行员训练计划的重要部分,该计划还包括各种训练程序和操作训练。除了FMS外,还包括可机动部署任务预演训练器(DMRT)。任务预演训练器是FMS的简化版本,有相同的视景系统,可以让F-35飞行员与多达12个不同基地和训练机构的飞行模拟器进行联网飞行训练。 

F-35全任务模拟器(美国洛马公司图片)

    F-35的全任务模拟器必须具有极高的逼真度以弥补没有同型双座机的问题。洛马公司给FMS使用了与实装相同的作战飞行程序(OFP),确保了飞行员在模拟器中的训练过程与实装操作的一致性。此外,在部分影响到任务系统训练效果的硬件也使用了真机件,如部分的处理器。这种高逼真度的训练帮助飞行员第一次飞行时有能力依靠自己去完成。

F-35全任务模拟器(美国洛马公司图片)

    F-35训练将在模拟器和实装训练之间分成大约50:50的比例,目前的保真度允许45%~55%的初始训练飞行使用模拟器完成,军方用户还希望更多的训练在综合训练环境中进行。相比之下,F-16初始资格训练的约40%是通过模拟器进行的。飞行员必须在模拟器中完成多达18个训练活动才能过渡到单座飞机。

    在MQT的训练中也要使用全任务模拟器(FMS)。模拟器任务应该关注中队任务和独特能力上。MQT的模拟器训练是第一次MQT飞行的先决条件。初始MQT训练最多为7架次(包括认证架次)。可以根据指挥官的判断增加模拟器任务的熟练程度; 但是,如果飞行员的初始MQT训练计划将超过7架次,MAJCOM / A3T将介入,并要求提供详细信息说明为什么MQT计划将超出7架次或45天。 

F-35模拟器上的座舱显示图像(美国洛马公司图片)

    FMS可用于基础飞行训练、任务系统训练、特情处理、战术训练、以及航电升级后的适应性训练等用途。

    ——使用FMS开展导航定位训练。包括正常地面操作、起飞、导航、应急机场起降程序,主次备降场训练、紧急迫降程序、其它紧急程序等。

    ——使用FMS开展昼/夜空对空程序训练。在地面引导下离场、截击、电子对抗设备操作、威胁侦察、防御训练、F-35A使用包括低风险环境中的数据链和权限管理,从编队级的超视距(BVR)过渡到目视范围内(WVR)环境(仅限昼间),开关逻辑、紧急程序、传感器操作、武器使用等。

    ——使用FMS开展昼/夜空对地程序训练。大载荷起飞、武器投放(WD)、应急抛弃程序、电子对抗设备操作、威胁识别和防御、签名管理、当地靶场程序、紧急转移程序、军械悬挂程序、传感器操作、武器使用等。

    ——使用FMS开展特情处理训练。将在每个训练周期完成以下方面的训练:异常姿态恢复改出、空间定向障碍、进入意外恶劣天气、受控飞行离场识别和恢复程序、受控和非受控模拟弹射、飞机子系统故障检查表程序、相关关键行动程序和精密仪表程序。

    ——使用FMS开展战术训练。模拟作战部署、威胁识别/应对和反击战术、飞机子系统故障检查程序、相关关键行动程序。

FMS的视景系统示意图(美国洛马公司图片)

    在技术飞行经验和能力时,使用认证的任务预演训练器(MRT)/全任务模拟器(FMS)训练的小时数将被计入“飞行小时”。 RAP中对MRT / FMS任务小时数不会超过达到门槛所需总数的20%。

    四、小结

    第一,高保真模拟器对五代机的训练起到很大作用。一方面解决了没有双座机的问题,同时也能用于各种任务、特情故障的模拟训练和飞机航电升级后的适应性训练。此外,模拟器任务的重点可放在日常飞行活动中不易获得的训练上。随着FMS在训练中的使用量增加,在带动了订货量的同时也降低了单台模拟器的成本。

    第二,全任务模拟器往往采用非运动平台设计,重点是与真机相同的OFP。不仅仅是美国为F-35开发了高保真全任务模拟器,俄罗斯也为苏-35开发了非运动平台的全任务模拟器。可以看出随着飞机作战能力更强、任务系统复杂,发达国家在对高端作战飞机的训练已不再聚焦在基本飞行训练,而是更重视与实装相同OFP,达到面向作战任务训练的目的。

    第三,考虑了组网训练的需求,也考虑未来LVC的接入。2019年F-35训练系统里程碑包括分布式任务培训(DMT)能力和针对Block 4状态的模拟器系统同步升级。模拟器的目标是融入美军现有的分布式作战网络(DMON),允许异地的飞行员用模拟器对抗训练,并能同训练网络中其它机型的训练。此外,F-35的FMS将来也会接入美军“真实-虚拟-构造”(LVC)训练网络。

标签:F-35模拟器美军何晓骁
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