打假想敌时采用了实装对实装的模式,翼尖上只挂载了AIM-9系列训练弹和空战斗训练用的TCTS训练吊舱。
评估系统内置虚拟地形,飞行轨迹实时传回地面监控。在评估系统中,飞机是在上峰之前跳的,实际上是在戈壁的模拟航路点跳的。
优化的航路被模拟并加载到机载导航系统中。
事后讲评对航路点的通过情况进行复盘分析。事后评论用来分析通过的路点。
历史进程中的模拟训练。
F-22和T-38一起训练。
T-7A正式交付已经开始。
中国航空空报道:在大国竞争的背景下,控制权空权力的博弈已经升级为战争的焦点。持久空对抗空是典型的大国空军队较量风格,在反恐战争或以强凌弱的局部战争中基本不存在。所谓“强弱,轰炸地面;争天空。”在西方影视作品中,“人的因素”的作用比“设备”更重要。通过有限的任务准备期突击训练,使飞行员和飞机实现“人剑合一”。长期以来,空战的训练一直是美军的重点和投入。科学的训练方法有助于时刻做好应对未来冲突的准备,避免形成“空中枢力量”。
壮志凌云2的训练片段
壮志凌云:独行侠的大量拍摄使用了真实的设备。比如F/A-18驾驶舱几乎所有场景都是用真实设备拍摄的。实景拍摄带来逼真的过载效果。有很多快速跳跃、弹射起飞等高过载场景,演员面部肌肉反映的是真实的生理反应,无法在瞬间表现出来。
1.电影中任务准备的三个阶段。由于影片中大量使用了实景拍摄,其装裱方案也符合实际情况。训练中有三种不同的训练挂载方案,最后实战的挂载方案。
第一阶段:基本战斗机动(BFM)基本战斗机动(BFM)是战斗机在空战斗机机动(ACM,又称“狗斗”)过程中,为获得对敌机的阵地优势而执行的战术动作。BFM结合了基本飞行所需的空空气动力学原理、追击的几何原理和管理飞机能量质量比的物理原理。BFM使用的是“光板”构型的F/A-18,只有副油箱安装在机腹。用于空战斗训练的安/ASQ-T50 TCTS训练吊舱(ACMI吊舱)和AIM-9系列训练弹都没有挂载在翼尖挂点上。这说明BFM不需要挂载训练吊舱进行时间空位置(TSPI)和杀伤通知等信息的实时传输,也不使用战斗弹进行模拟攻击。地面监听的方式主要是在电台一侧实时监听电台语音或对其进行评论。
阶段二:模拟峡谷飞行阶段,靶场周边选择与实战任务相似的峡谷地形作为训练场。优化的航路点被模拟并加载到导航系统中。此阶段的挂载方案与BFM一致,没有挂载训练吊舱。因为这个阶段没有使用武器,所以没有对抗性,主要靠事后评论来分析路点的经过。
第三阶段:模拟全流程任务训练模拟全流程任务训练是本次电影训练的高潮。现阶段有武器投放环节和实时评估需求。用于空战法训练的AIM-9系列训练弹和TCTS训练吊舱安装在左右翼尖,某型空平面训练弹安装在下翼挂点,副油箱和瞄准吊舱安装在腹部挂点。在这种挂载方案下,可以在地面实时监控整个训练过程。根据天基侦察信息,目标位于群山环绕的山沟里。靶场没有类似的地形,不可能启动基建项目复制类似的地形及其目标。为了在实战训练模式中解决这一问题,在选择相对平坦的戈壁地形的基础上,通过增加虚拟航路点,在导航系统中“模拟”出一座看不见的山峰。在评估系统中,可以看到模拟的山脉,但在实际的场景镜头中,飞行员只是在导航系统中航路点的指引和地面引导的配合下,在戈壁滩上做了一个跳跃机动。
2.展示了真实飞行训练的主要过程。
为了提高观影的效果,所有的片子都是实服训练,有利也有弊。真实飞行训练的优点:过载效果和沉浸感,飞行操作高保真。影片中把飞行员的抗过载能力作为核心评价指标,而为了达到这一指标,只能采取真实飞行训练的方式;真实飞行训练的缺点:影片中,一名飞行员在重度过载过程中昏迷不醒,这对于单座战斗机来说是非常危险的。此外,一架双座战斗机被鸟击中,飞机失控,两名飞行员跳伞受伤。此外,还存在无法精确构建实际地形环境、存在最小甲板高度等安全约束。
3.表达了影片中的一句台词精英飞行员是成功的关键,“不是飞机,是飞行员”。笔者的解读是,面对装备换人,飞行员的经验和勇气是成败的关键。空战争的决定性因素在人,是西方文化中对个人英雄主义的推崇,也是影片所宣扬的理念。自1969年以来,美国海军为其前1%的飞行员建立了一所精英学校,即TOPGUN。这种通过高端训练提高飞行员技能,实现“人剑合一”的方式已经深入人心。
空战争训练发展史
经验表明,训练飞行员最有效的方法是真实飞行训练和模拟训练相结合。资金限制意味着只有实际训练无法提供达到战备水平所需的飞行次数和科目要求。模拟训练不能复制实际飞行条件,但可以降低飞行成本,利用模拟器提供省时、可重复的训练能力。
自1934年Link教练机投入使用以来,美国空陆军一直采用这种组合方式训练飞行员。Link trainer通过在地面上复制驾驶舱,证明了它可以对新手的飞行能力产生积极的影响。一战、二战、越战时期,航空兵空装备相对简单,任务相对简单,装备规模结构较大,成本较低,可用于实际飞行训练的资源充足。模拟器主要是为新学员提供单飞前的地面训练。
20世纪70年代,为了加强飞行训练并向飞行员提供准确的训练反馈,美国空陆军和美国海军开始投入对仪表化靶场的技术改造,即ACMI系统。美国海军于1969年成立了战斗机武器学校,制定了空空导弹使用经验规则,帮助飞行员根据作战情况掌握导弹包线。与此同时,美国海军已经扩大了战斗机可用的仪表化空战斗机机动(ACM)范围。这些靶场设施有能力跟踪和记录参赛飞机的位置和运动。训练任务完成后,飞行员可以观看自己的飞行,对抗复盘。随后,美国海军战斗机在越南战场的杀伤率有所提高(平均杀伤率为3.7:1至13:1),验证了这些训练改进。
和TOPGUN一样,美国空陆军的武器学校只对精英开放,并不是所有战斗机飞行员都能在Nelis获得训练机会。毕业后,他们被送到战斗中队,传授专家经验,创造更有影响力的生态系统。越战后,1977年,美军空陆军在内利斯空陆军基地以北的靶场部署了ACMI系统,并创建了假想敌中队模型,共同提供威胁飞行训练。美军空还建立了红旗训练演习和网络化模拟器,以解决综合任务能力不足的问题。20世纪80年代末,任务训练中心(MTC)成立,并配备了任务模拟器,允许飞行员进行团队战术训练,这在AFRL研究中被称为任务预演。
历史上,空对空训练都是在成本、时间和训练效果之间寻求平衡。飞行训练和模拟机训练各有利弊,但二者的结合产生了一种有效的训练模式。从Link教练机到现代训练手段,美国空陆军采用了飞行训练、模拟、专家团队和训练系统的代表性组合,使实际飞行训练更加有效。
空培训的发展现状
美军主要着眼于冷战时期形成的空中国装备体系。在过去的50年中,它不断投入训练技术优化和基础设施建设,充分挖掘装备的全寿命价值,但没有开发大量新装备影响了控制权空的归属。现在的大国空军队正在向质量高、人数少的规模结构发展,在空的战斗损失对继续作战的能力影响很大。减少失误,避免损失,快速调整成为空战训的目标。
美国空陆军的主力空对空飞机是F-22和F-35系列,对这两款五代机的共同期待包括在攻防系统中实现空对。空作战司令部(ACC)通过每年发布空 RAP任务备忘录(RTM),为战斗机中队训练提供需求输入。备忘录的附件规定了指挥官的最新期望和优先事项。基于此,中队制定了训练计划,让飞行员做好应对预期威胁的准备。中队训练计划是在中队内部提供指导的教学大纲。
2015年,F-22 RAP任务备忘录(RTM)确定了三个主要任务:进攻空(OCA)、防守空(DCA)和进攻空-攻击行动(OCA-AO)。RTM将“熟练”定义为“对任务有透彻的理解,但偶尔会犯错误或遗漏。机组人员可以在复杂多变的环境中操作,可以处理大多数紧急情况和异常情况。”F-22的训练采用积木法,逐步发展空对空技能。这种方法从视线内(WVR)扩展到视线外(BVR)。
1.F-22 WVR训练计划从近距离WVR战斗中的视觉战斗开始。一般来说,WVR在友军战斗机和敌机之间不到5海里(约9公里)。F-22训练计划称这个阶段为基本战斗机动训练(BFM)。在这个阶段,经过训练的F-22飞行员将与另一架F-22作战。为了模拟对手,F-22陪练被限制在最大迎角(AOA)。这种方法通过识别随时间变化的情况,做出决策并执行连续机动,真正为飞行员提供了学习视觉机动的能力。
模拟器中的视觉限制妨碍了对重要的视觉机动基准(如距离和进场速度)的精确评估。在模拟器中,飞行员仅凭目视很难判断与敌机的距离。这些参考资料对于训练BFM概念的飞行员来说非常重要,因为对这些的准确感知将促进随后的进攻和防御决策以及机动。
除了视觉参考,过载感可以让飞行员在没有仪器帮助的情况下感受到飞机运动的变化趋势。但模拟机训练缺乏过载提示,这就要求飞行员在实际训练中要比在实际训练中更加注意观察仪器。因此,模拟器在训练BFM受试者时效果不佳。
空ACM训练从超视距开始,两架F-22对抗四架敌机。ACM的参与启动了BVR,但它也在从BVR向WVR过渡的过程中培训了飞行员。
F-22飞行员经常与其他F-22或由F-22、T-38和其他四代机组成的混合对手一起训练。美军空军事基地有专门的T-38陪练支持F-22训练。在ACM培训中,每种类型的支持都有其局限性。扮演敌机的F-22无法携带安/ ALQ-188等训练用电子攻击吊舱,T-38也没有配备雷达系统。
除了实际飞行训练,F-22飞行员还在模拟器中练习ACM。模拟技术可以准确再现驾驶舱内的环境,对超视距训练特别有效。通过在模拟器中实现ACM的BVR训练内容,飞行员可以在短时间内练习不同的训练场景,成本低,频率高,在实战中可以更快地做出决策。因为ACM任务需要过渡到可视化战斗,所以当可视化机动开始时,模拟器将失去其有效性。
2.F-22 BVR训练当视觉科目完成后,F-22飞行员的训练重点将转移到蓝、红两军相距60多海里(约110公里)的对抗场景。虽然对抗场景更广,但双方的交战基本以视觉机动结束。这些任务可能需要4~14个对手。像WVR训练一样,这些对手可能是F-22、T-38或四代机。实际飞行训练和模拟训练符合超视距训练的这些要求。
除了实际飞行训练,F-22飞行员还在模拟器中训练超视距任务。模拟提供了重复和高保真的威胁,让飞行员训练一些在实战中不安全的战术和程序。
F-22飞行员使用的模拟器有三种。第一个WTT是一个简单的模拟器,保真度低,对抗性强,只有一个前视屏幕。WTT部署在战斗机中队,提供飞机系统,应急程序和基本战术任务的演习。
第二种全任务教练机(FMT)位于执勤部队,配备360度球屏显示器,每个单位通常配备4架。四台或更多的模拟器可以组合成一个任务训练中心(MTC)。F-22 FMT还通过DMO系统与其他平台模拟器相连,与其他平台进行综合战术训练。
在第三型空中,只有一个战斗模拟器(ACS)设施,包括四个F-22模拟器,也配备了360°球屏显示器。ACS和FMT模拟器的主要区别在于软件的逻辑和在回路中控制对手的能力。ACS软件的逻辑使用实际系统的复杂模型,并提供非常高保真的模拟。在ACS中,算法考虑了操作员输入、敌方雷达模式、电磁频谱噪声、距离、接近度、角度、角速度、环境杂波等诸多因素。ACS精确的威胁建模和复杂的算法为空 pair 空训练提供了真实的虚拟环境。除了精确的建模和复杂性,ACS还提供了一个虚拟的对手驾驶舱,使F-22飞行员能够与人在回路中的对手作战。ACS有12个适应性强、思维敏捷的敌人,这是FMT目前所缺乏的。虽然ACS可以提供优秀的培训,但这是一种稀缺资源。
2015年,F-35 RTM定义了四个主要任务和一个次要任务:进攻系统空-压制与预防空(OCA-SEAD)、空拦截(AI)、进攻系统空-攻击行动(OCA)。RTM还强调,F-35中队要精通自我护航,以应对第四代战机的威胁。对F-35空 pair 空能力的期望在空 pair 空系统中较低,因为F-22将是作战中主要的空 pair 空平台。F-35和F-22都采用类似的训练方法,使飞行员能够熟练应对第四代战斗机威胁的攻防空对空作战。每个平台都结合了飞行训练和模拟。因为F-35携带的弹药更少,而且不是主要空平台,所以与F-22相比,其飞行员每次训练任务需要的对手更少。每个F-35部队都将有一个任务训练中心,其能力和局限性与F-22全任务教练机相似。
总的来说,这两类五代机的空训练基本处于“吃不好,吃不饱”的状态。在T-38和第四代战斗机的支持下,美国空陆军每年只能训练30多名新的F-22飞行员(2015年数据)。训练中不能提供有代表性的对手,可能会导致飞行员在战斗中吸取教训。只有少数F-22在战斗中损失,才能显著影响空中的优势战斗能力。
美国陆军的未来空训练发展空
从模拟器联网、红旗和虚拟装置联合演习到分布式任务操作(DMO)的历史实例表明,模拟器训练是战斗飞行员最有效和最具成本效益的训练方法。虽然每种方法都有其局限性和好处,但是每种方法对于空地勤人员的全面培训都是必要的。因此,飞行员训练需要根据需要使用多种训练方法,以满足空部队的作战需要。
中队是美军空陆军的基本战术单位,也是重点培养对象。中队的训练效果对整个空军的影响更广。因此,美国空陆军重点投资于中队的需求,以弥补当前飞行和模拟器训练的不足。以下三个方面与中队训练密切相关:
1.新型高级教练机2018年9月27日,波音T-7A正式成为美国空陆军新型高级教练机,取代所有T-38教练机。包括351架飞机、46台模拟器、维修培训和支持,项目总价高达92亿美元。如果美军空军事训练改革计划的“重铸”继续下去,也可能会放弃集中使用高级教练机的传统方式,将其分配到一线部队发挥更大的作用。
未来T-7A将在美军空部队中发挥以下三大作用:一是承担传统的教学工作,发挥传统高级教练机的作用,培养飞行员的安全飞行技能;二是承担高端陪练工作,凭借其高过载高攻角机动和夜间训练能力成为“假想敌角色”;三是承担轻型攻击/战斗机的工作,在低强度作战中装备雷达或吊舱成为攻击型。
2.现场虚拟施工模拟(LVC)LVC是一种将现场、虚拟和施工模拟元素整合到一个活动中的培训方法。LVC训练法提供了更多的威胁和动态,可以让飞行员在驾驶舱显示器上准确显示敌方威胁,丰富飞行训练场景。对行员来说,虚拟和构建的模拟实体出现在机载传感器上,就好像他们在空域中与活生生的参与者一起飞行一样。另一个优点是,LVC可以准确地表示任何已知的威胁,只需要更新软件就可以跟上世界各地不断变化的威胁环境。
虽然LVC似乎是填补飞行员训练不足的一种廉价方式,但它不是一种独立的解决方案。LVC没有足够的能力从BVR过渡到WVR。这方面的不足需要未来通过加装陪练机或者佩戴机载AR显示器来实现。另一个限制是LVC不使用机载传感器来检测威胁。它提供的训练只是和用来开发仿真软件的威胁模型一样,其算法的复杂程度决定了它的能力。
3.建模与仿真水平建模与仿真的水平对模拟器的作用和LVC的训练效果影响很大。加大建模与仿真研究的投入,可以弥补训练方法的关键空白,通过性价比高的模拟器可以训练更多的科目。增加模拟器中威胁模型的复杂度,不仅是技术问题,也是成本问题。比如相对于ACS,MTC的计算能力是主要决定因素之一,改变这个问题并不容易,也不便宜。模拟器问题的另一个解决方案是增加人在环中的位置。在仿真过程中,在ACS设备中提供虚拟对手是成功的。人们可以更好地适应和惩罚训练飞行员所犯的错误,并有助于消除人机对抗训练中的负面战术教训。
总结
确定未来和平时期的作战要求是一门不完善的科学,但这一尝试使陆军更接近下一场冲突开始时可能需要的位置。从历史上看,越南战争期间,美军及时调整和增加了训练课目,使得高空高速战斗机更早适应低空作战和使用空武器。冲突中的胜利者往往是能够迅速调整自己的理论方法以应对战争中新挑战的人。换句话说,空军队不用担心如何通过训练做好充分准备,只要在战争爆发时或过程中能快速适应就行。
未来空战争训练的重点方向是让一线官兵快速适应高端战争的威胁。飞行训练和模拟是几十年积累下来的两种传统训练方式。在此基础上,美军探索科技融合,其“重铸”计划也综合考虑了高级教练机、LVC技术和建模仿真技术,对多年来基本保持不变的空对空训练体系进行了调整,也就是说,训练体系的软实力将与国防工业的硬实力相结合,共同影响战争走向。
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