6月19日，美國伊斯塔爾數字公司（Istari Digital）宣布從美空軍獲得一項1500萬美元的小型企業創新研究合同。該合同的關鍵詞被稱為“一號模型”（Model One），旨在進一步規范美空軍的模型和仿真業務。由于國防領域知識產權分散和數據保密等問題，美軍數字化轉型實際上并沒有想象中的那么領先，大多數模型難以集成，限制了數字技術的應用。其工業部門推動數字化轉型工作重點主要針對裝備內的數字工程，相比之下創新型小企業在信息化領域發展迅速，爭取到了牽頭研究模擬訓練基礎環境解決方案的機會。該合同的簽署間接表達出了美空軍堅定不移自上向下體系化推廣模擬訓練的決心。 項目布局和管理模式上全面加強 在2024年初，美空軍部為了確保在各領域繼續占據優勢，同時更好地威懾和在大國競爭中做好準備，公布了徹底重塑空軍和太空軍的計劃。通過一系列在空軍部范圍內的關鍵決策，解決需要該部門關注四個核心領域的問題：人才培養、戰備生成、力量投送和能力發展。 在眾多與模擬訓練相關的工作中，有3個項目/計劃發揮了至關重要的作用。模擬器通用架構要求和標準（SCARS）是針對“準度”問題，統一現役和新研模擬器軟硬件標準；聯合仿真環境（JSE）是針對“深度”問題，以極高戰術任務保真度目標，解決編隊訓練問題；分布式作戰網絡（DMON）是針對“廣度”問題，擴大模擬訓練的覆蓋面和連通性。這3個“度”共同組成了“三位一體”推進模式，美空軍在其中主抓所需的通用性和互操作性，控制接口的使用和開發，標準化數據交換方式。 在管理模式方面，空軍生命周期管理中心敏捷作戰支援局模擬器部門（AFLCMC/WNS）在原有作戰訓練基礎設施（OTI）管理機構的基礎上，增設了作戰訓練環境（OTE）管理部門，通過加強頂層管理進一步提高不同系統、裝備和軍種之間的互操作性，以及聯合訓練能力。這一改變可能也是為了滿足數字工程要求——對訓練系統和模擬環境“天生數字化”。OTI的業務包括了分布式訓練系統、模擬器通用架構要求和標準（SCARS），其中分布式訓練系統主要指各司令部網絡以及LVC技術、構造仿真軟件的管理。OTE的業務包括了“藍軍”數字模型升級、仿真環境業務、運營和治理，重點圍繞聯合仿真環境（JSE）的開發、部署和維護開展。 OTI和OTE工作要統籌好SCARS和JSE的關系，以仿真技術為主題，建設能夠提供一個高度集成、經濟實惠且可互操作的模擬訓練環境，支持未來的作戰需求。這兩個概念共同支持了現代軍事訓練的需求，其中SCARS提供了一個標準化的架構，確保了訓練系統的一致性和安全性，而JSE則提供了一個先進的、集成的訓練環境，支持跨平臺、跨密級的訓練活動。SCARS團隊也在與JSE團隊合作，探索更快、更經濟的開發和部署JSE的機會。 模擬訓練需求增長且效果顯著 在現代軍事訓練中，模擬現實世界威脅的能力至關重要。隨著第四代和第五代戰斗機能力的不斷增強，對大規模、復雜且逼真的對抗力量的需求也在迅速增長。這些戰斗機需要更有效、更經濟的對抗手段來應對現代威脅，當然還有執行這類任務所需的廣闊空域。因此，將實裝飛行與模擬訓練相結合的方法，正逐漸成為首選的解決方案。模擬訓練環境可以生成無數的敵機編隊，實況、虛擬、構造仿真（LVC）技術進一步將模擬訓練環境與實裝訓練融合，增強飛行員和其他戰斗人員在復雜和壓力環境下達到作戰能力的目標。 模擬訓練可無限次“重復和組合”的優勢已充分顯現。例如，為期兩周的“黑旗”演習通常能夠開展5次大規模測試。這與為期5天的“虛擬旗”演習形成了鮮明對比，其相同規模任務可以重復30次，這樣能充分擴充演習數據集。從2020年起，模擬訓練需求隨著美空軍專注于聯合訓練而增加，其模擬訓練總數呈上升趨勢。每年大約有15000人次使用模擬訓練設備累計完成20000小時至25000小時的訓練量。
JSE站點全貌 JSE于2016年首次提出，2022年美海軍牽頭建設的首個JSE悄然投入使用。在2022年初，美空軍武器學校第6武器中隊的教練和學員在海軍JSE至少執行了32次防御性制空任務，每次任務都是8架F-35對抗多達20個威脅，超過大多數低端模擬器性能。此外，美國國防部已將JSE的培訓作為海軍攻擊戰斗機戰術教官計劃（通常稱為TOPGUN）的正式組成部分。到2024年左右，完成了11次TOPGUN訓練，共計完成了6次美空軍武器學校課程，在作戰單位執行了27次相關大型活動，累計超過50000次武器發射事件，執行了1200多次任務，F-35模擬器執行了9000多次飛行任務，超過1000名飛行員參與了這些飛行任務。美海軍和空軍戰斗機飛行員已于2024年夏天開始在海軍JSE進行聯合訓練。飛行員在JSE 一周內的飛行架次比他們一年內在露天靶場上的飛行架次還多。 項目主要工作和有關進展 1.模擬器通用架構要求和標準（SCARS） 美空軍作戰訓練基礎設施（OTI）2035飛行計劃提出了一個雄心勃勃的未來訓練體系藍圖，該體系建立在一個通用的運行環境之上，在保持戰備狀態和經濟性之間做好平衡。重構整個模擬器行業不僅成本高昂，可能需要數十年時間才能完成。因此，美空軍借鑒分布式任務操作（DMO）計劃的成功，建立了一種新的創新維護方法，稱為SCARS。 SCARS是OTI飛行計劃中的眾多發展方向之一，在確定未來模擬器通用架構方面發揮著關鍵作用。這種架構將建立通用開放接口、標準流程和技術規范，簡化運行環境所需的應用程序和模型。例如，將來可以統一使用模塊化的“狙擊手”吊艙模型。
美空軍模擬器部門訓練情況統計 SCARS的最終目標是為分布在300個地點的大約2400臺模擬器提供通用架構。為了執行這種創新方法， 主合同利用政府牽頭的協作工作組來幫助建立官方擁有的標準。協作工作組包括現有的空軍模擬器支持承包商（稱為SCARS附屬公司）和模擬器網絡提供商（稱為SCARS合作伙伴）。SCARS附屬公司和合作伙伴都有合同要求，將其各自的系統更新為新的SCARS標準，類似于DMO方法。 SCARS三個階段反映了從網絡安全到架構統一，再到應用程序標準化的逐步演進過程。 （1）階段1：增強網絡安全。這一階段重點放在提高網絡安全效率上，目標是降低網絡風險，減少獲得授權運營（ATOs）的努力，以及減少因網絡安全維護而導致的訓練系統停機時間。 （2）階段2：通用架構。這一階段實施通用架構，通過提高可靠性、最小化維護需求，增強了系統的穩定性和可維護性，同時降低了長期運營的成本。 （3）階段3：標準應用程序。這一階段通過標準化應用程序，在不同平臺之間實現應用程序和數據庫的重用，提高了跨不同系統和平臺的性能一致性，有助于確保所有用戶都能在相似的條件下進行訓練，從而實現更公平的訓練環境。 SCARS包括建立一個臨時安全運營中心（iSOC）和交付本地設備（OPE，指的是安裝在用戶自己的場所或設施內的硬件和軟件設備，不同于云服務或遠程托管的設備）。iSOC包含托管通用應用程序和數據庫。OPE位于訓練現場，作為托管模擬器應用程序和硬件的標準平臺，同時也用著iSOC與非SCARS訓練設備的鏈接。目前，已有12個地點連接到安全運營中心，比去年的8個地點有所增加。在未來一年中，SCARS預計將部署60多個OPE，增強對傳統訓練系統的網絡安全支持。通過網絡向所有模擬器發送更新和補丁來加強安全性將意味著更少的停機時間。 2.聯合仿真環境（JSE）聯合仿真環境（JSE）是一個高度可擴展、模塊化的架構，提供了一個基于物理的計算機環境，能夠實現飛行模擬器與無數虛擬友軍和敵軍空中與地面實體之間的同時交互，支持第五代戰斗機及以上的作戰測試和在相關威脅密度下的高端戰術開發。
美空軍模擬器管理部門新組織構建 首個JSE站點建設在美海軍帕塔克森特河基地，在本地部署14臺運行實際作戰飛行程序的模擬器。圓頂寬為4.6米、視野為300度×160度，配備4K投影儀。其中8臺高保真模擬器，配備頭盔掛載顯示（HMD），能夠模擬F-35A/B/C。還有6臺可配置模擬器，可配置為F-35A/B/C或多種敵方飛機。2024年1月，另外部署了4臺美空軍F-22模擬器。F-35和F-22模擬器內每個按鈕、屏幕、開關和傳感器都與實裝上的完全相同，甚至包括零件編號等細節。 戰場環境軟件提供了一個基于物理的紅外（IR）和射頻（RF）傳播效應的軟件平臺，模擬環境以及天氣效果。基礎設施整合了武器服務器和武器模型，允許飛行員體驗真實的武器效果評估，滿足從發射到毀傷的物理計算要求，而不是基于初級查找表的效果。 任務簡報室能夠獨立實時查看或回放駕駛艙和HMD顯示，提供完整的360度戰場視野以及所有武器使用情況日志，使飛行員能夠復盤教訓，立即調整，再次飛行。分析與報告工具（ART）收集了每次JSE飛行任務的所有數據，并將其轉換為圖形化的、易于理解的格式，使飛行員能夠清楚地看到所采用的戰術失敗或成功原因。任務控制室可以容納紅方和藍方的地面控制截擊（GCI）控制員，并允許實時重新編程環境中的虛擬實體。 JSE站點為分層建設，分為超級站點（Super Site）、艦隊/作戰聯隊站點（Fleet/CAF Site）、可部署站點（Deployable Site）、工業部門站點（Industry Site）。超級站點提供最高保真度的模擬器、環境和威脅模擬，支持高端訓練、戰術開發和作戰試驗（OT）；艦隊/作戰聯隊站點保真度略低，占地面積更小，需要較少的硬件和支持人員。可加深在超級站點學到的知識，以維持熟練度；可部署站點針對小規模的訓練需求，保真度較低，除了自己外，所有實體都是“構造仿真”的。在部署期間加深在其他層級學到的知識，以維持熟練度；工業部門站點用于工業部門在與軍方相同環境中開發、驗證新能力和作戰飛行程序。
JSE站點分布圖 3.分布式任務作戰網絡（DMON）DMON計劃現在已經進入第24年頭。該計劃為模擬訓練提供相關技術、管理和網絡支持服務，確保分散各地的模擬器可以每天在實時、合成環境中一起訓練。 截至2023年，DMON已至少在71個不同地點的115個場所安裝。在2023年，這些場所通過DMON進行了4833次訓練活動，總共超過16500訓練小時。除連接了全部模擬器以外，還有15個開發場所連接到DMON，提供技術保障，確保操作場所可以有效利用網絡進行訓練。
部署在美國海軍JSE站點的美空軍F-22模擬器 DMON還連接到位于新墨西哥州科特蘭空軍基地的分布式任務操作中心（DMOC）、位于弗吉尼亞州蘭利-尤斯蒂斯聯合基地的作戰空軍分布式訓練中心（DTC）、位于愛荷華州得梅因的分布式訓練操作中心（DTOC）、美空軍歐洲-非洲司令部戰士中心（UAWC）和LVC訓練場所，例如阿拉斯加靶場綜合體（JPARC）。DMOC促進了涉及DMON的最大訓練活動，如“虛擬旗”演習和“聯盟虛擬旗”演習，而DTC每天除了執行幾個較小的活動外，還執行多達3次大規模演習。DTOC每周進行多達65次活動，通常還提供一對一的導調支持。 相關啟示 1.模擬環境數據權爭端或許已得到解決。軍地聯合的模擬訓練系統的開發、維護、升級方式，會引起“數據歸屬”的問題。工業部門在意裝備模型（類似JSE中使用的FIAB）的知識產權問題，軍方往往出于數據安全等要素拒絕向工業部門提供演訓數據。 2.工業部門在多軍種聯合上作用大。除了提供了以F-35系列為代表的“通用化”裝備外，在基礎網絡設施建設和聯合仿真環境建設上都發揮牽頭作用。基本上都是在工業部門試驗設施和自用研發環境的基礎上進行復建后，由軍方管理使用。 3.模擬訓練領域的布局更加成體系。美軍在管理機構上進行了優化調整，也與工業部門簽訂了多年期合同，基本表明了其堅定不移地推進模擬訓練模式“三位一體”的決心。（何曉驍） 來源：中國航空報 |
