Blue Force Technologies 發(fā)布的 ADAIR-UX概念。 仿真訓(xùn)練相關(guān)項(xiàng)目直接的聯(lián)系。 美空軍模擬器體系。 CSTE將與傳統(tǒng)飛行模擬器解耦。

2020年8月，美空軍參謀長(zhǎng)查爾斯·布朗在名為“加速改變或失敗”的演講中指出，要更快地將作戰(zhàn)能力交給部隊(duì)，否則將無法保持美空軍的全球主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)意義上的軍備競(jìng)賽更多指向了裝備建設(shè)方面，以裝備的升級(jí)換代和批量生產(chǎn)為典型代表。這種不平衡的發(fā)展導(dǎo)致新裝備和現(xiàn)有的訓(xùn)練技術(shù)直接出現(xiàn)了“代差”，即訓(xùn)練技術(shù)不能全面支持裝備發(fā)揮能力。近些年，美空軍作戰(zhàn)測(cè)試訓(xùn)練基礎(chǔ)設(shè)施（OTTI）升級(jí)更加關(guān)注“合成”，也就是加強(qiáng)了虛擬和構(gòu)造仿真應(yīng)用。這種發(fā)展特點(diǎn)一方面彌補(bǔ)當(dāng)前裝備體系面臨的訓(xùn)練能力差距，另一方面也是隱蔽其下一代裝備研制，讓其部分作戰(zhàn)試驗(yàn)變得不再可見。

(資料圖)

大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)下訓(xùn)練體系結(jié)構(gòu)的演變

美空軍總部負(fù)責(zé)作戰(zhàn)的副參謀長(zhǎng)兼訓(xùn)練和準(zhǔn)備辦公室（AF/A3T）長(zhǎng)期在作戰(zhàn)訓(xùn)練基礎(chǔ)設(shè)施（OTI，有時(shí)也稱OTTI）方面制定投資計(jì)劃，以便更好地模擬未來作戰(zhàn)環(huán)境中的作戰(zhàn)行動(dòng)，為戰(zhàn)斗機(jī)飛行員提供一個(gè)能夠充分代表大國(guó)挑戰(zhàn)的訓(xùn)練環(huán)境。美空軍綜合測(cè)試和訓(xùn)練能力須跨越多代飛機(jī)和相關(guān)訓(xùn)練系統(tǒng)，以便在無縫連接的虛實(shí)環(huán)境中進(jìn)行高保真的測(cè)試和訓(xùn)練。

OTTI中的要素主要包括訓(xùn)練系統(tǒng)/模擬器、靶場(chǎng)、空域、威脅環(huán)境生成器、假想敵部隊(duì)、嵌入式訓(xùn)練能力、體系支撐、網(wǎng)絡(luò)安全、吊艙/武器系統(tǒng)接口設(shè)備、演習(xí)演訓(xùn)活動(dòng)等。

對(duì)OTTI優(yōu)先事項(xiàng)的描述主要是能力升級(jí)，每種能力等級(jí)的定義不公開，但從新聞采訪中可以判斷4級(jí)能力基本上是具備復(fù)制威脅的能力。OTTI優(yōu)先事項(xiàng)包括以下8個(gè)方面：

（1）合成（指仿真）能力升級(jí)到4級(jí)：為航空兵和太空軍部隊(duì)升級(jí)到4級(jí)合成訓(xùn)練能力?？哲娚芷诠芾碇行募軜?gòu)與集成部門（AFLCMC/ XA）在努力牽頭，但需要大量的行業(yè)共同參與。在2022財(cái)年獲得支持，資金來源于未來幾年國(guó)防計(jì)劃（FYDP）。FYDP每年編制一次，通常在規(guī)劃、計(jì)劃、預(yù)算和執(zhí)行（PPBE）過程的規(guī)劃階段完成。

（2）內(nèi)華達(dá)試訓(xùn)靶場(chǎng)（NTTR）和阿拉斯加靶場(chǎng)綜合體（JPARC）升級(jí)到4級(jí)：NTTR高級(jí)雷達(dá)威脅系統(tǒng)（ARTS）部署V1和V2版本，后續(xù)優(yōu)先考慮部署ARTS V3。計(jì)劃中威脅系統(tǒng)的詳細(xì)信息沒有公開。一般而言，這些系統(tǒng)將代表地對(duì)空導(dǎo)彈系統(tǒng)威脅、干擾器以及潛在的主要對(duì)手使用的其他綜合防空系統(tǒng)。升級(jí)到4級(jí)威脅能力的資金已落實(shí)。

（3）6個(gè)主要訓(xùn)練靶場(chǎng)（PTR）升級(jí)到3級(jí)：為6個(gè)PTR提供資金升級(jí)ARTS V2。升級(jí)到3級(jí)威脅的資金已落實(shí)。上述靶場(chǎng)（含NTTR和JPARC）的現(xiàn)代化改造主要是為了確保精英部隊(duì)（Pacing unit）具有日常頻繁使用3級(jí)現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練環(huán)境的機(jī)會(huì)。在這些升級(jí)后訓(xùn)練靶場(chǎng)附近基地的戰(zhàn)斗機(jī)中隊(duì)將能夠每天進(jìn)行高級(jí)訓(xùn)練。

美空軍投資策略將目前30多個(gè)靶場(chǎng)內(nèi)的分散投資轉(zhuǎn)變?yōu)楦》秶鷥?nèi)的集中投資。副參謀長(zhǎng)兼訓(xùn)練和準(zhǔn)備辦公室除了制定靶場(chǎng)升級(jí)優(yōu)先級(jí)外，還為每個(gè)靶場(chǎng)升級(jí)所需研發(fā)內(nèi)容和采購(gòu)成本進(jìn)行了初步估算。據(jù)估計(jì)，研發(fā)威脅系統(tǒng)所需的成本約12億美元，該價(jià)格不包含最終部署系統(tǒng)的價(jià)格。NTTR和JPARC兩個(gè)靶場(chǎng)將升級(jí)為最先進(jìn)的能力，以支持大規(guī)模部隊(duì)演習(xí)。估計(jì)為這兩個(gè)靶場(chǎng)采購(gòu)設(shè)備升級(jí)將耗資約10億美元。

（4）虛擬測(cè)試訓(xùn)練中心（VTTC）升級(jí)到4+級(jí)：為高級(jí)訓(xùn)練和戰(zhàn)術(shù)開發(fā)繼續(xù)完善設(shè)施。

（5）優(yōu)化空域：與FAA協(xié)商動(dòng)態(tài)空域測(cè)試試點(diǎn)，優(yōu)化空域以支持3級(jí)以上的訓(xùn)練。美空軍已為動(dòng)態(tài)空域測(cè)試試點(diǎn)提供資金保障。

（6）優(yōu)化假想敵部隊(duì)（ADAIR）：與空戰(zhàn)司令部（ACC）合作，匹配當(dāng)前計(jì)劃提供符合部隊(duì)要求的敵方空軍，確定假想敵部隊(duì)質(zhì)量和數(shù)量方面的要求。同時(shí)啟動(dòng)ADAIR-UX計(jì)劃，該計(jì)劃是無人平臺(tái)、自主性、網(wǎng)絡(luò)/數(shù)據(jù)鏈路、人機(jī)界面、傳感器/射頻發(fā)射器五個(gè)技術(shù)組件的集成。用無人駕駛、半自主敵機(jī)增強(qiáng)假想敵陪練能力，與此同時(shí)讓美空軍熟悉自主裝備的操作使用。在自主平臺(tái)使用中探索建立作戰(zhàn)概念（CONOPS）、技戰(zhàn)術(shù)程序（TTP）和信心，最終加速未來自主裝備如期進(jìn)入美軍作戰(zhàn)體系。

（7）研發(fā)混合訓(xùn)練：與海軍對(duì)接其研發(fā)完成后的成果，促進(jìn)海軍和空軍生命周期管理中心模擬器部門（WNS）會(huì)面，探討未來演習(xí)的分布任務(wù)作戰(zhàn)（DMO）應(yīng)用。目標(biāo)是使混合能力達(dá)到4級(jí)訓(xùn)練環(huán)境。

（8）定制賽博網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：在2022財(cái)年之前將聯(lián)合信息作戰(zhàn)靶場(chǎng)（JIOR）交付到ACC。另外將網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和訓(xùn)練范圍（CTTR）升級(jí)到4級(jí)。

當(dāng)前模擬器大規(guī)模運(yùn)用的問題

隨著大國(guó)直接對(duì)抗的可能性增加，美國(guó)防部加強(qiáng)了對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)訓(xùn)練能力的支持力度。當(dāng)前的訓(xùn)練方法和能力受到靶場(chǎng)容量不足、威脅復(fù)制不準(zhǔn)和戰(zhàn)術(shù)安全泄露的限制，不符合復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)高端訓(xùn)練的要求，未來大部分高級(jí)訓(xùn)練或許遷移到合成環(huán)境。在OTTI優(yōu)化事項(xiàng)中，美空軍除了對(duì)傳統(tǒng)物理靶場(chǎng)的升級(jí)外，還重點(diǎn)加強(qiáng)了建模與仿真技術(shù)的融合應(yīng)用。

美空軍參謀長(zhǎng)查爾斯·布朗是建模與仿真技術(shù)的積極推動(dòng)者，正在考慮擴(kuò)大該技術(shù)的使用范圍，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的訓(xùn)練戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。美空軍已經(jīng)將虛擬、增強(qiáng)和混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)納入其本科生飛行員訓(xùn)練和維修訓(xùn)練中，同時(shí)正在仔細(xì)權(quán)衡當(dāng)前建模與仿真技術(shù)的真實(shí)能力。美空軍長(zhǎng)期使用模擬器開展飛行員飛行訓(xùn)練和任務(wù)訓(xùn)練。AFLCMC是美空軍模擬器的管理部門，新機(jī)模擬器的開發(fā)工作由AFLCMC型號(hào)項(xiàng)目辦公室指導(dǎo)工業(yè)部門開發(fā)，在研制過程中作為型號(hào)專有產(chǎn)品，往往不考慮跨型號(hào)的互操作性需求，在研制過程還要實(shí)時(shí)集成空軍實(shí)驗(yàn)室人機(jī)功效部門研究完成的先進(jìn)訓(xùn)練技術(shù)。模擬器研制完成后，交付給AFLCMC模擬器部門（WNS）管理，該部門管理美空軍75個(gè)項(xiàng)目的2383臺(tái)模擬器/設(shè)備。盡管美空軍擁有數(shù)千臺(tái)模擬器和訓(xùn)練環(huán)境，但在設(shè)計(jì)之初沒有考慮模擬器、訓(xùn)練環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件不能夠交換和使用其他模擬器的信息，達(dá)不到訓(xùn)練靈活性要求。所以，美空軍針對(duì)此問題開展了系列工作增強(qiáng)其模擬器之間的互操作性。

模擬訓(xùn)練的內(nèi)在聯(lián)系

在OTTI的合成測(cè)試訓(xùn)練能力方面，美空軍為了達(dá)到某個(gè)目的，做了一系列的事情，包括以下幾個(gè)方面：

（1）合成測(cè)試環(huán)境：持續(xù)開發(fā)聯(lián)合仿真環(huán)境（JSE），該仿真環(huán)境用于F-35及其他新機(jī)或升級(jí)改進(jìn)型號(hào)的開發(fā)測(cè)試與作戰(zhàn)試驗(yàn)。

（2）通用合成訓(xùn)練環(huán)境（CSTE）：正在進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)工作。

（3）模擬器同步和分布式訓(xùn)練：該工作是延續(xù)性內(nèi)容，通過現(xiàn)有技術(shù)能力繼續(xù)支持模擬器訓(xùn)練和分布任務(wù)作戰(zhàn)（DMO）聯(lián)網(wǎng)工作。目前部署的模擬器及其網(wǎng)絡(luò)通常是專用的，不支持高端、多領(lǐng)域培訓(xùn)的性能需求。合并作戰(zhàn)空軍（CAF）和機(jī)動(dòng)空軍（MAF）分布任務(wù)作戰(zhàn)標(biāo)準(zhǔn)，以創(chuàng)建全空軍的DMO標(biāo)準(zhǔn)。

（4）模擬器通用架構(gòu)要求標(biāo)準(zhǔn)（SCARS）：目標(biāo)將傳統(tǒng)專用模擬器轉(zhuǎn)換為政府所有的模塊化開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。

（5）政策研究：通過機(jī)制研究解決長(zhǎng)期存在的“煙囪”發(fā)展問題。

以上五個(gè)方面共同構(gòu)成了美空軍仿真訓(xùn)練的核心。目標(biāo)是創(chuàng)造一個(gè)合成環(huán)境，構(gòu)建一個(gè)變化更新的生態(tài)系統(tǒng)，使訓(xùn)練系統(tǒng)能夠更好地聯(lián)系在一起，可隨時(shí)應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的威脅，使空軍能夠更好地在所需水平上訓(xùn)練大量飛行員。

美空軍未來戰(zhàn)略是從技術(shù)上和編程上將“數(shù)字飛機(jī)模型”（Aircraft In a Box, AIB）與合成環(huán)境（Synthetic Environment，SE）分離。利用JSE中F-35飛機(jī)數(shù)字模型在功能和模塊化框架的成功經(jīng)驗(yàn)，最大限度地復(fù)用和定制OTI。在此發(fā)展戰(zhàn)略下，框架最終狀態(tài)會(huì)分成數(shù)字模型和合成環(huán)境兩大部分獨(dú)立發(fā)展，中間的網(wǎng)絡(luò)交互依靠分布任務(wù)作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。其中模擬器通用架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字模型的基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，需要在條令、組織、訓(xùn)練、物資、領(lǐng)導(dǎo)和教育、人員、設(shè)施和政策保持一致性（DOTMLPF-P）以及持續(xù)的資金投入。

如何利用數(shù)字化更好地支撐仿真訓(xùn)練一直存在爭(zhēng)論。美國(guó)防部和空軍的愿景都是用建模與仿真技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持國(guó)防領(lǐng)域的互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化，盡可能采用商業(yè)、工業(yè)和開放標(biāo)準(zhǔn)，代替政府制定標(biāo)準(zhǔn)。這一過程中主要的挑戰(zhàn)是要有能力模擬整個(gè)空軍作戰(zhàn)過程，讓空軍仿真訓(xùn)練真正進(jìn)入“游戲行業(yè)”，也就是多人網(wǎng)游的功能，這一變化需要解決聯(lián)網(wǎng)、封閉系統(tǒng)和專用任務(wù)等問題。

為了加強(qiáng)模擬器頂層設(shè)計(jì)，解決系統(tǒng)間缺乏通信的問題，主要工作是確保模擬器通用架構(gòu)和通用合成訓(xùn)練環(huán)境架構(gòu)兼容。模擬器通用架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)（政府參考架構(gòu)）指導(dǎo)通用合成訓(xùn)練環(huán)境的設(shè)計(jì)，在通用合成訓(xùn)練環(huán)境的設(shè)計(jì)過程中迭代SDK工具，供第三方開發(fā)人員在使用特定框架或平臺(tái)生成應(yīng)用程序時(shí)使用。最后基于成熟的模擬器通用架構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)化新研模擬器的同時(shí)不斷改進(jìn)升級(jí)現(xiàn)役模擬器。

模擬訓(xùn)練的主要行動(dòng)

1.模擬器通用架構(gòu)要求標(biāo)準(zhǔn)2016年，美空軍創(chuàng)建了模擬器通用架構(gòu)要求標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃，目標(biāo)是規(guī)范其模擬器平臺(tái)的要求，并將全國(guó)各地的模擬器站點(diǎn)與奧蘭多的“核心”安全運(yùn)營(yíng)中心連接起來。據(jù)美國(guó)防部宣布，該計(jì)劃包括了模塊化、開放系統(tǒng)架構(gòu)，以及一套空軍模擬器通用標(biāo)準(zhǔn)。模擬器通用架構(gòu)要求標(biāo)準(zhǔn)將規(guī)范模擬器的通用性要求，使美空軍能夠更好地管理其模擬器、改善網(wǎng)絡(luò)安全并加強(qiáng)訓(xùn)練。合同周期為10年，于2021年啟動(dòng)，到2030年6月結(jié)束。

通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是眾多系統(tǒng)組件之間互操作性的關(guān)鍵要素。因?yàn)楝F(xiàn)役模擬器已經(jīng)在技術(shù)上落后，且技術(shù)狀態(tài)和完好性不一致。通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程統(tǒng)一維護(hù)升級(jí)是維護(hù)“生態(tài)”的關(guān)鍵，也是應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)先事項(xiàng)，實(shí)施一系列必要的網(wǎng)絡(luò)安全控制。2021年11月，位于奧蘭多的一支美空軍團(tuán)隊(duì)對(duì)亞利桑那州戴維斯-蒙森空軍基地的A-10模擬器通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了漏洞掃描，這也是對(duì)空軍模擬器的首次遠(yuǎn)程執(zhí)行漏洞掃描。未來的目標(biāo)是用模擬器通用架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)連接和集成美空軍位于世界各地的模擬器站點(diǎn)。

這次成功經(jīng)驗(yàn)是模擬器通用架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的重要里程碑，證明設(shè)計(jì)的可行性并具備大規(guī)模推廣應(yīng)用架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)的條件。美空軍為了滿足空軍參謀長(zhǎng)查爾斯·布朗“加速變革”的戰(zhàn)略指導(dǎo)要求，更準(zhǔn)確、更真實(shí)地支撐訓(xùn)練，正在努力縮短仿真軟件更新周期。AFLCMC的C-17的模擬器每年都有更新。與此同時(shí)，該部門也正在研究人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)在其訓(xùn)練系統(tǒng)中的作用。F-16訓(xùn)練系統(tǒng)項(xiàng)目在向基于云的環(huán)境和VR模擬器發(fā)展。F-35訓(xùn)練系統(tǒng)項(xiàng)目也在考慮減少飛行員的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練時(shí)間，并將更多的時(shí)間轉(zhuǎn)移到模擬器上，以降低維持成本。另一方面，采用SCARS通用標(biāo)準(zhǔn)將減少審批文件（ATO），減少訓(xùn)練系統(tǒng)授權(quán)官員的數(shù)量。

2.通用合成訓(xùn)練環(huán)境（CSTE）中隊(duì)級(jí)單位為了活動(dòng)強(qiáng)大/持久的綜合訓(xùn)練能力，支撐對(duì)等/近對(duì)等沖突條件下的戰(zhàn)備活動(dòng)，需要有能力每周/每月在常駐地進(jìn)行合成高端訓(xùn)練，而不是每年進(jìn)行幾次現(xiàn)場(chǎng)演訓(xùn)活動(dòng)。當(dāng)前，威脅環(huán)境的技術(shù)更新周期時(shí)間表不確定，而且往往趕不上主要對(duì)手的能力變化速度。換句話說，目前模擬器使用的合成訓(xùn)練環(huán)境不能“升級(jí)”到A2/AD狀態(tài)。除了有助于空勤人員提升之外，這種合成環(huán)境也將給指揮官一個(gè)全譜系任務(wù)準(zhǔn)備、計(jì)劃、執(zhí)行、講評(píng)并“綜合”決策的選擇。

為了解決這些不足，美空軍OTTI正在計(jì)劃開發(fā)通用合成訓(xùn)練環(huán)境（CSTE）。美空軍于2021年10月舉辦通用合成訓(xùn)練環(huán)境工業(yè)日，將在2022財(cái)年活動(dòng)資金支持。該環(huán)境可以承載高保真的計(jì)算機(jī)生成部隊(duì)能力，將當(dāng)前模擬器從數(shù)十種專有環(huán)境中分離出來，重組為一個(gè)以數(shù)據(jù)為中心的模塊化開放系統(tǒng)，再對(duì)現(xiàn)役模擬器的合成環(huán)境更新替代。通用合成訓(xùn)練環(huán)境改變數(shù)據(jù)架構(gòu)和降低基礎(chǔ)設(shè)施獲取風(fēng)險(xiǎn)，提供一個(gè)平臺(tái)無關(guān)的分布式合成訓(xùn)練環(huán)境，能夠隨時(shí)與其他軍兵種和盟軍訓(xùn)練系統(tǒng)集成和互操作，解決當(dāng)前一系列OTTI差距。

未來該環(huán)境需要能夠以小時(shí)或天的順序進(jìn)行更新，而不是以月或年的順序進(jìn)行更新。通用合成訓(xùn)練環(huán)境的更新方式與智能手機(jī)更新軟件的方式相同，將允許操作系統(tǒng)推送更新和新應(yīng)用程序。雖然這個(gè)解決方案似乎是目前最好的辦法，但實(shí)際實(shí)施起來并不容易。這將需要國(guó)防工業(yè)行業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的積極參與，由政府成立一個(gè)行業(yè)聯(lián)盟共同探索出在同時(shí)存在大量非專有和專有模型，又要同時(shí)滿足多級(jí)安全需求的前提下，如何通過模仿當(dāng)前智能手機(jī)中類似的功能來避免潛在的挑戰(zhàn)。

小結(jié)

美空軍發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)久以來輕車熟路的訓(xùn)練方式面對(duì)對(duì)等/近對(duì)等威脅來說不再是行之有效的路徑，在一個(gè)不相關(guān)、不現(xiàn)實(shí)的威脅環(huán)境中訓(xùn)練是在自欺欺人。所以要更新上世紀(jì)90年代的訓(xùn)練技術(shù)能力和訓(xùn)練管理方式，以滿足2020年的全新需求。在大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)模式下，OTTI的持續(xù)升級(jí)是裝備建設(shè)主線外的提升戰(zhàn)斗力的重要方式。一方面在裝備發(fā)展的同時(shí)“預(yù)置”好訓(xùn)練條件，更有利于戰(zhàn)斗力生成。另一方面是在進(jìn)入有剛性任務(wù)節(jié)點(diǎn)的備戰(zhàn)狀態(tài)時(shí)，更需關(guān)注訓(xùn)練技術(shù)這種“臨陣磨槍”的軟實(shí)力，同步統(tǒng)籌“升的快、產(chǎn)的足、修得好、玩得溜”。模擬訓(xùn)練和虛實(shí)結(jié)合方式的應(yīng)用成為了各軍事強(qiáng)國(guó)的發(fā)展方向，通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、通用合成環(huán)境的應(yīng)用有助于提升訓(xùn)練的靈活性、真實(shí)性、經(jīng)濟(jì)性，在此類環(huán)境中模擬出部隊(duì)在實(shí)戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的真實(shí)反饋。限制模擬器或者仿真訓(xùn)練發(fā)展的不僅僅是技術(shù)問題，更多的是管理問題，趁著問題還沒那么嚴(yán)重的時(shí)候，早發(fā)現(xiàn)早治療，由行業(yè)國(guó)家隊(duì)引領(lǐng)相關(guān)企業(yè)投入到此領(lǐng)域，避免日后病急亂投醫(yī)。

關(guān)鍵詞： 模擬訓(xùn)練 技術(shù)發(fā)展