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F-35全任務(wù)模擬器在美軍訓(xùn)練中發(fā)揮大作用

2018年年底,美國洛馬公司在使用了一體化增材制造(3D打。┠M器零件(包括組件外殼和支架)后,將其生產(chǎn)的F-35全任務(wù)模擬器(Full Mission Simulator,F(xiàn)MS)的單臺(tái)價(jià)格降低了300萬美元,由1200萬美元減少到900萬美元。構(gòu)建FMS所需的零件和組件數(shù)量從500個(gè)減少到僅為5個(gè)。

洛馬公司在低速初始生產(chǎn)第11批次(LRIP 11)中將按照最新的價(jià)格生產(chǎn)15臺(tái)FMS,能為F-35計(jì)劃計(jì)劃節(jié)省約4500萬美元。洛馬公司采用了很多措施降低其F-35模擬器的成本,如按長(zhǎng)期供貨合同采購并在生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化。該公司還計(jì)劃在2020年投入3000多萬美元用于持續(xù)降低F-35訓(xùn)練成本,同時(shí)提高訓(xùn)練能力,投資內(nèi)容包括基于新的威脅和用戶需求,實(shí)現(xiàn)虛擬訓(xùn)練環(huán)境的現(xiàn)代化;開發(fā)新技術(shù)來縮減計(jì)算和視景架構(gòu)中軟硬件占用空間,用更自動(dòng)化的方式降低對(duì)人力支持的要求;推動(dòng)訓(xùn)練系統(tǒng)和F-35飛機(jī)的并行發(fā)展。

洛馬公司研制的F-35戰(zhàn)斗機(jī)全任務(wù)模擬器(美國洛馬公司圖片)

3D打印的全任務(wù)模擬器零件(美國洛馬公司圖片)

一、日本F-35A墜毀是否因?yàn)橛?xùn)練不足?

2019年4月9日,日本航空自衛(wèi)隊(duì)一架F-35A戰(zhàn)斗機(jī)在進(jìn)行夜間對(duì)抗訓(xùn)練時(shí)通信中斷,并從雷情中消失,墜毀在日本三澤空軍基地以東約135千米的太平洋內(nèi),造成一名飛行員身亡。事發(fā)當(dāng)天,4架F-35A戰(zhàn)斗機(jī)在三澤空軍基地以東的空域使用嵌入式機(jī)載訓(xùn)練系統(tǒng)(嵌入式的ACMI,除以色列購買的F-35外,都標(biāo)配了該訓(xùn)練系統(tǒng))開展2對(duì)2訓(xùn)練,事故飛機(jī)為4機(jī)編隊(duì)中的1號(hào)機(jī)。期間為與接近訓(xùn)練空域的美國軍機(jī)保持高度差,在地面指揮下左轉(zhuǎn)下降高度,約16秒后被再次要求左急轉(zhuǎn)下降高度,此時(shí)飛機(jī)報(bào)告“關(guān)閉”(作者理解為退出訓(xùn)練)。約16秒后,飛機(jī)從雷情消失。關(guān)于該事故的詳情,可參見本號(hào)2019年8月14日發(fā)表的專欄文章:“日本航空自衛(wèi)隊(duì)公布F-35A戰(zhàn)斗機(jī)墜毀的最終調(diào)查結(jié)果”(點(diǎn)擊題名可直接訪問)。

日本航空自衛(wèi)隊(duì)F-35A墜毀事故圖示(日本防衛(wèi)省圖片)

據(jù)報(bào)道失蹤飛行員年齡40歲,改裝F-35A前飛F-4,擁有3200小時(shí)飛行經(jīng)驗(yàn),但其只在F-35A上飛了約60小時(shí)。該飛行員可能存在改裝訓(xùn)練不充分的問題,畢竟從二代機(jī)直接改裝四代機(jī)的跨度較大。當(dāng)天執(zhí)行的飛行訓(xùn)練是夜間海上多機(jī)對(duì)抗訓(xùn)練,訓(xùn)練科目難度較高。官方調(diào)查結(jié)果提出F-35A曾發(fā)出了兩次警報(bào)(可能是近地告警),飛行員沒有及時(shí)做出正確的反應(yīng)。理論上來說三代機(jī)之后的飛機(jī)往往具備了自動(dòng)改平能力,飛行員在出現(xiàn)空間迷向后、不好改出的俯沖狀態(tài)或者觸發(fā)近地告警時(shí)可以通過按壓自動(dòng)改平按鈕實(shí)現(xiàn)飛控計(jì)算機(jī)控制下的最佳改出方案。

在此事件后,美空軍在2019年7月決定將提前為現(xiàn)役的F-35A戰(zhàn)斗機(jī)集成對(duì)地自動(dòng)防撞系統(tǒng)(Auto-GCAS,在判定危險(xiǎn)時(shí)自動(dòng)系統(tǒng)的權(quán)限更高,在這種情況下不需要飛行員做出任何操作就能拉起、轉(zhuǎn)向到安全高度后改平飛機(jī),確定安全后再交還飛機(jī)控制權(quán)),比原計(jì)劃的2026年提前了7年。調(diào)查報(bào)告給出了預(yù)防措施有加強(qiáng)空間迷向相關(guān)的訓(xùn)練(包括模擬器訓(xùn)練);確認(rèn)適合夜間飛行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);加強(qiáng)對(duì)各種報(bào)警處理的訓(xùn)練(包括模擬器訓(xùn)練)。

日本作為F-35戰(zhàn)斗機(jī)的采購大國,理論上也采購了F-35相關(guān)的模擬器用于訓(xùn)練,可能也有很多機(jī)組前往美國培訓(xùn)。

二、美軍對(duì)F-35A機(jī)組的訓(xùn)練

F-35A飛行訓(xùn)練計(jì)劃旨在使飛行員從初始資格訓(xùn)練(IQT,包括基礎(chǔ)課程或轉(zhuǎn)機(jī)型),到任務(wù)資格鑒定訓(xùn)練(MQT),以及后續(xù)訓(xùn)練(CT)。

F-35飛行員進(jìn)行地面培訓(xùn)(美空軍圖片)

初始資格訓(xùn)練IQT使飛行員初步獲得基本職位和飛行任務(wù)的資格。完成IQT后,飛行員獲得基礎(chǔ)飛機(jī)資格(BAQ)狀態(tài)。學(xué)員將學(xué)習(xí)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)(ACBT)、低空訓(xùn)練(LASDT)Ⅰ 類(500英尺/約合150米)、傳感器管理、武器使用資格(AIM120、AIM-9、激光制導(dǎo)炸彈(LGB)、慣性輔助彈藥(IAMS)和其它空地(A/G)武器)。所有IQT學(xué)員在畢業(yè)前將進(jìn)行設(shè)備資格評(píng)估和飛行任務(wù)資格評(píng)估。這些評(píng)估要求學(xué)員在空空和空地任務(wù)中展示基本操作的熟練程度和任務(wù)能力。BAQ是任務(wù)資格鑒定訓(xùn)練(MQT)的先決條件。

MQT初步對(duì)飛行員進(jìn)行資格認(rèn)證或重新認(rèn)證并能執(zhí)行分配的任務(wù)飛行員在完成MQT之前保持BAQ狀態(tài)。完成MQT是基本任務(wù)能力( Basic Mission Capable,BMC)和作戰(zhàn)任務(wù)準(zhǔn)備就緒(Combat Mission Ready,CMR)的先決條件。完成MQT后飛行員被分配到CMR或BMC訓(xùn)練。MQT的終點(diǎn)是通過成功完成指揮官設(shè)置的戰(zhàn)術(shù)任務(wù)獲得以CMR認(rèn)證。任務(wù)至少應(yīng)包括A/A和A/G科目。

后續(xù)培訓(xùn)(CT)有兩個(gè)方面。第一個(gè)是基本飛行技能的訓(xùn)練。這些技能確保了飛機(jī)的安全運(yùn)行。第二部分包括完成準(zhǔn)備空勤計(jì)劃(Ready Aircrew Program,RAP)中包含的單位指定任務(wù)所需的任務(wù)相關(guān)訓(xùn)練。RAP計(jì)劃旨在集中訓(xùn)練完成部隊(duì)核心任務(wù)所需的能力。完成IQT和MQT后,飛行員將接受特定部隊(duì)所有基本任務(wù)的訓(xùn)練。

額外的專業(yè)訓(xùn)練不是每個(gè)飛行員都需要這樣的訓(xùn)練。如成為長(zhǎng)機(jī)(FL, Flight Lead)、教員(IP, Instructor Pilot)、空中前進(jìn)指揮官(FAC(A))等。專業(yè)訓(xùn)練通常在飛行員達(dá)到CMR/BMC狀態(tài)后完成,是在CMR/BMC要求之外完成的。

F-35訓(xùn)練指導(dǎo)大綱如下:

Chapter 1—GENERAL INFORMATION(一般信息)

1.1.Abbreviations, Acronyms, and Terms.(縮略語、縮寫和術(shù)語)

1.2.Responsibilities:(職責(zé))

1.3.Processing Changes:(過程變更)

1.4.Training.(訓(xùn)練)

1.5.Training Concepts and Policies: (訓(xùn)練概念和政策)

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

1.7.Training Sortie Program Development:(訓(xùn)練架次計(jì)劃開發(fā))

1.8.Training Records and Reports. (訓(xùn)練記錄和報(bào)告)

1.9.Pilot Utilization Policy: (飛行員使用政策)

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

1.11. Waiver Authority: (放棄的權(quán)限)

Chapter 2—INITIAL QUALIFICATION TRAINING (IQT) (初始資格培訓(xùn)IQT)

2.1.General. (一般信息)

2.2.In-unit Training. (在部隊(duì)訓(xùn)練)

2.3.Prerequisites. (先決條件)

2.4.Ground Training. (地面訓(xùn)練)

2.5.Flying Training: (飛行訓(xùn)練)

2.6.IQT for Senior Officers: (對(duì)高級(jí)軍官的 IQT)

Chapter 3—MISSION QUALIFICATION TRAINING (MQT)(任務(wù)資格訓(xùn)練MQT)

3.1.General. (一般信息)

3.2.Ground Training: (地面訓(xùn)練)

3.3.Simulator Training: (模擬器訓(xùn)練)

3.4.Flying Training. (飛行訓(xùn)練)

3.5.Initial Aircrew Chemical Defense Training (ACDT). (機(jī)組初級(jí)防化培訓(xùn))

Chapter 4—CONTINUATION TRAINING (CT)(延續(xù)部分訓(xùn)練)

4.1.   General. (一般信息)

4.2.   Ground Training. (地面訓(xùn)練)

4.3.   Flying Training. (飛行訓(xùn)練)

4.4.   Special Categories:  (特殊類別)

4.5.   Multiple Qualification/Currency: (多重資格/通用)

4.6.   Currencies/Recurrencies/Requalifications: (通用/重復(fù)/再鑒定)

4.7.   Regression (N/A to CB/TF-coded units): (回歸測(cè)試)

4.8.   End of Cycle Requirements. (周期結(jié)束要求)

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

4.10.   Regaining CMR/BMC Status: (恢復(fù)CMR/BMC狀態(tài))

4.11.   Example of the Lookback, Regression, Proration, and Requalification Process: (回顧、回歸、分段和再鑒定過程的示例)

4.12.   Instrument Training. (儀器訓(xùn)練)

4.13.   G-Awareness Continuation Training. (持續(xù)過載訓(xùn)練)

4.14.   Low/Slow Speed Electronic Identification (EID)/VID Procedures: (低空/低速電子識(shí)別(EID)/VID程序)

Chapter 5—WEAPONS EMPLOYMENT QUALIFICATION(武器使用資格)

5.1.General. (一般信息)

5.2.Initial qualification (QUAL):(初始資格)

5.3.CT qualification (QUAL): (持續(xù)訓(xùn)練資格)

5.4.Familiarization (FAM):(熟悉)

5.5.Weapons Employment Parameters.(武器使用參數(shù))

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

Chapter 6—SPECIALIZED TRAINING(專業(yè)訓(xùn)練)

6.1.Specialized Training Programs. (專業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃)

6.2.Flight Lead (FL) Upgrade.(長(zhǎng)機(jī)課程)

6.3.Instructor Pilot (IP) Upgrade.(教員課程)

6.4.Mission Commander (MCC) Upgrade.(任務(wù)指揮官課程)

6.5.Simulator Instructor (SI).(模擬器教員)

6.6.Electro-Optical Targeting System (EOTS): (光電搜索系統(tǒng))

6.7.Electro-Optical Distributed Aperture System (DAS) Qualification Program:(分布式光電系統(tǒng))

6.8.FAC(A) Upgrade.(空軍前進(jìn)引導(dǎo)員課程)

6.9.Low Altitude Step-Down Training (LASDT).(低空降壓訓(xùn)練)

6.10.   Nuclear Certification. (核武器認(rèn)證)

6.11.   F-35A Block Differences Training. (F-35A批次差異訓(xùn)練)

6.12.   Contingency/Exercise Spin-Up Training This training will be conducted prior to support of contingency operations (if time permits) or exercises. (緊急/演習(xí)能力提升訓(xùn)練 此訓(xùn)練將在支持緊急行動(dòng)(如果時(shí)間允許)或演習(xí)之前進(jìn)行)

6.13.   Forms Adopted. (采用的表格)

Attachment 1—GLOSSARY OF REFERENCES AND SUPPORTING INFORMATION(參考文獻(xiàn)和支持信息詞匯表)

Attachment 2—GLOSSARY OF MISSION/SORTIE AND EVENT DEFINITIONS(任務(wù)/架次和事件定義詞匯表)

三、FMS在F-35訓(xùn)練中的使用

F-35全任務(wù)模擬器(FMS)是洛馬公司F-35飛行員訓(xùn)練計(jì)劃的重要部分,該計(jì)劃還包括各種訓(xùn)練程序和操作訓(xùn)練。除了FMS外,還包括可機(jī)動(dòng)部署任務(wù)預(yù)演訓(xùn)練器(DMRT)。任務(wù)預(yù)演訓(xùn)練器是FMS的簡(jiǎn)化版本,有相同的視景系統(tǒng),可以讓F-35飛行員與多達(dá)12個(gè)不同基地和訓(xùn)練機(jī)構(gòu)的飛行模擬器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)飛行訓(xùn)練。

F-35全任務(wù)模擬器(美國洛馬公司圖片)

F-35的全任務(wù)模擬器必須具有極高的逼真度以彌補(bǔ)沒有同型雙座機(jī)的問題。洛馬公司給FMS使用了與實(shí)裝相同的作戰(zhàn)飛行程序(OFP),確保了飛行員在模擬器中的訓(xùn)練過程與實(shí)裝操作的一致性。此外,在部分影響到任務(wù)系統(tǒng)訓(xùn)練效果的硬件也使用了真機(jī)件,如部分的處理器。這種高逼真度的訓(xùn)練幫助飛行員第一次飛行時(shí)有能力依靠自己去完成。

F-35全任務(wù)模擬器(美國洛馬公司圖片)

F-35訓(xùn)練將在模擬器和實(shí)裝訓(xùn)練之間分成大約50:50的比例,目前的保真度允許45%~55%的初始訓(xùn)練飛行使用模擬器完成,軍方用戶還希望更多的訓(xùn)練在綜合訓(xùn)練環(huán)境中進(jìn)行。相比之下,F(xiàn)-16初始資格訓(xùn)練的約40%是通過模擬器進(jìn)行的。飛行員必須在模擬器中完成多達(dá)18個(gè)訓(xùn)練活動(dòng)才能過渡到單座飛機(jī)。

在MQT的訓(xùn)練中也要使用全任務(wù)模擬器(FMS)。模擬器任務(wù)應(yīng)該關(guān)注中隊(duì)任務(wù)和獨(dú)特能力上。MQT的模擬器訓(xùn)練是第一次MQT飛行的先決條件。初始MQT訓(xùn)練最多為7架次(包括認(rèn)證架次)?梢愿鶕(jù)指揮官的判斷增加模擬器任務(wù)的熟練程度; 但是,如果飛行員的初始MQT訓(xùn)練計(jì)劃將超過7架次,MAJCOM / A3T將介入,并要求提供詳細(xì)信息說明為什么MQT計(jì)劃將超出7架次或45天。

F-35模擬器上的座艙顯示圖像(美國洛馬公司圖片)

FMS可用于基礎(chǔ)飛行訓(xùn)練、任務(wù)系統(tǒng)訓(xùn)練、特情處理、戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、以及航電升級(jí)后的適應(yīng)性訓(xùn)練等用途。

——使用FMS開展導(dǎo)航定位訓(xùn)練。包括正常地面操作、起飛、導(dǎo)航、應(yīng)急機(jī)場(chǎng)起降程序,主次備降場(chǎng)訓(xùn)練、緊急迫降程序、其它緊急程序等。

——使用FMS開展晝/夜空對(duì)空程序訓(xùn)練。在地面引導(dǎo)下離場(chǎng)、截?fù)、電子?duì)抗設(shè)備操作、威脅偵察、防御訓(xùn)練、F-35A使用包括低風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中的數(shù)據(jù)鏈和權(quán)限管理,從編隊(duì)級(jí)的超視距(BVR)過渡到目視范圍內(nèi)(WVR)環(huán)境(僅限晝間),開關(guān)邏輯、緊急程序、傳感器操作、武器使用等。

——使用FMS開展晝/夜空對(duì)地程序訓(xùn)練。大載荷起飛、武器投放(WD)、應(yīng)急拋棄程序、電子對(duì)抗設(shè)備操作、威脅識(shí)別和防御、簽名管理、當(dāng)?shù)匕袌?chǎng)程序、緊急轉(zhuǎn)移程序、軍械懸掛程序、傳感器操作、武器使用等。

——使用FMS開展特情處理訓(xùn)練。將在每個(gè)訓(xùn)練周期完成以下方面的訓(xùn)練:異常姿態(tài)恢復(fù)改出、空間定向障礙、進(jìn)入意外惡劣天氣、受控飛行離場(chǎng)識(shí)別和恢復(fù)程序、受控和非受控模擬彈射、飛機(jī)子系統(tǒng)故障檢查表程序、相關(guān)關(guān)鍵行動(dòng)程序和精密儀表程序。

——使用FMS開展戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。模擬作戰(zhàn)部署、威脅識(shí)別/應(yīng)對(duì)和反擊戰(zhàn)術(shù)、飛機(jī)子系統(tǒng)故障檢查程序、相關(guān)關(guān)鍵行動(dòng)程序。

FMS的視景系統(tǒng)示意圖(美國洛馬公司圖片)

在技術(shù)飛行經(jīng)驗(yàn)和能力時(shí),使用認(rèn)證的任務(wù)預(yù)演訓(xùn)練器(MRT)/全任務(wù)模擬器(FMS)訓(xùn)練的小時(shí)數(shù)將被計(jì)入“飛行小時(shí)”。 RAP中對(duì)MRT / FMS任務(wù)小時(shí)數(shù)不會(huì)超過達(dá)到門檻所需總數(shù)的20%。

四、小結(jié)

第一,高保真模擬器對(duì)五代機(jī)的訓(xùn)練起到很大作用。一方面解決了沒有雙座機(jī)的問題,同時(shí)也能用于各種任務(wù)、特情故障的模擬訓(xùn)練和飛機(jī)航電升級(jí)后的適應(yīng)性訓(xùn)練。此外,模擬器任務(wù)的重點(diǎn)可放在日常飛行活動(dòng)中不易獲得的訓(xùn)練上。隨著FMS在訓(xùn)練中的使用量增加,在帶動(dòng)了訂貨量的同時(shí)也降低了單臺(tái)模擬器的成本。

第二,全任務(wù)模擬器往往采用非運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì),重點(diǎn)是與真機(jī)相同的OFP。不僅僅是美國為F-35開發(fā)了高保真全任務(wù)模擬器,俄羅斯也為蘇-35開發(fā)了非運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的全任務(wù)模擬器?梢钥闯鲭S著飛機(jī)作戰(zhàn)能力更強(qiáng)、任務(wù)系統(tǒng)復(fù)雜,發(fā)達(dá)國家在對(duì)高端作戰(zhàn)飛機(jī)的訓(xùn)練已不再聚焦在基本飛行訓(xùn)練,而是更重視與實(shí)裝相同OFP,達(dá)到面向作戰(zhàn)任務(wù)訓(xùn)練的目的。

第三,考慮了組網(wǎng)訓(xùn)練的需求,也考慮未來LVC的接入。2019年F-35訓(xùn)練系統(tǒng)里程碑包括分布式任務(wù)培訓(xùn)(DMT)能力和針對(duì)Block 4狀態(tài)的模擬器系統(tǒng)同步升級(jí)。模擬器的目標(biāo)是融入美軍現(xiàn)有的分布式作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)(DMON),允許異地的飛行員用模擬器對(duì)抗訓(xùn)練,并能同訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)中其它機(jī)型的訓(xùn)練。此外,F(xiàn)-35的FMS將來也會(huì)接入美軍“真實(shí)-虛擬-構(gòu)造”(LVC)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。

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