何曉驍 ¦ 以色列自主研發空戰訓練系統

何晓骁 ¦ 以色列自主研发空战训练系统

以色列空軍已經從美國採購了不少於50架F-35A戰鬥機,但並未安裝美軍和北約國家普遍使用的空戰訓練系統。F-35系列飛機的三種型號都是單座飛機,沒有雙座型供飛行員學習複雜的五代機空戰戰術,所以“真實-虛擬-構造”技術(Live-Virtual-Constructive,LVC)帶來的安全、複雜、真實、經濟的訓練環境對於五代機的訓練效果至關重要。除以色列外,所有裝備了F-35的國家都將使用美國專門為隱身戰鬥機研發的採用LVC技術的嵌入式空戰訓練系統。該系統是F-35的一項標準配置,提供了大量飛行模擬器生成和數字生成的假想敵,緩解了大量真實飛行訓練經費帶來的壓力,同時也提供了高保真對抗環境,使各國空軍的訓練方式發生了革命性的變化。以色列之所以不安裝美國的空戰訓練系統,一方面可能是與北約國家開展聯合軍演的頻率低,另一反面以色列憑藉自身的豐富空戰經驗和科研技術實力已經開發出了符合其國情的空戰訓練系統。

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以色列空軍F-35A(美國洛馬公司圖片)

一、以色列埃爾比特系統公司的主要訓練系統和設施

埃爾比特系統有限公司(Elbit Systems)是一家以色列的國際防務公司,在世界各地廣泛的從事軍工項目。ELBIT公司及其子公司,在航空航天、陸軍和海軍指揮控制系統、情報監視與偵察(C4ISR)、無人機系統(UAS)、先進的光電系統、電子戰設備、信號處理、數據鏈路、軟件無線電等領域開展多種業務。該公司還致力於升級現有裝備,尤其在作戰訓練和模擬系統領域提供一系列支持服務。針對空中、地面和海軍平臺的全系列訓練和仿真系統,採用先進的建模、可視化和網絡化技術,實現了模擬複雜作戰場景的範圍從單兵到全面聯合作戰的LVC訓練系統。

1EHUD系統(真機對抗)

ELBIT公司的EHUD是一個自動化程度很高的空戰機動儀表(AACMI)系統,其通用性很強,提供先進的空對空和空對地作戰的訓練模式,具有實時殺傷通告生成、數字武器彈道仿真、實時對抗評估能力。該系統通過ELBIT的專用數據鏈路進行組網,對實時參訓飛機平臺的數量無限制。EHUD1994年就在真機飛行訓練中開始發揮作用,並有分佈在四大洲的其它17個國家也採購了該訓練系統。該系統由採用標準武器接口機載吊艙、實時監控地面站、實時跟蹤定位(RTTP)系統這三部分組成。2016年為止,已經使用了超過100萬飛行小時已記錄,交付了超過500套機載吊艙和100

多個地面實時監測站。

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EHUD訓練吊艙(以色列埃爾比特系統公司圖片)

主要特徵:

——專利數據鏈允許飛機在無需地面規劃的情況下入網或退網;

——吊艙可安裝於美國、歐洲和俄羅斯的大部分飛機平臺;

——可根據用戶要求升級以獲得額外的作戰能力;

——支持與其他系統的互操作性和訓練;

——無源干擾模擬功能;

——高精度GPS/INS導航:飛行中數字音頻安全警告(空中碰撞、地面碰撞、邊界、違反規則告警)-超過100條飛行和安全可編程語音信息;

——具有高更新率和加密的自適應數據鏈路網絡;

——在地面可以預演訓練內容;

——用於實時監控、導調數據上行鏈路的RTTP系統。

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EHUD系統宣傳圖(以色列埃爾比特系統公司圖片)

2LVC相關訓練系統

ELBIT擁有實時虛擬構造(LVC)訓練的先進技術,已經在戰鬥機、教練機、直升機和其他戰術平臺上提供作戰服務。產品包括嵌入式虛擬航空電子設備(Embedded Virtual Avionics, EVA™)和空中電子戰模擬器(In-Flight Electronic Warfare Simulator, IFEWS™),以及世界上最先進的空戰機動儀表系統(Air Combat Maneuvering Instrumentation, ACMI),這些系統都配備培訓數據鏈接提高了培訓效率和降低了訓練成本。

EVA可以安裝在初級或中高級教練機上,將教練機轉化為虛擬的先進戰鬥機。EVA降低了培訓的小時成本,同時使學員能夠操作戰鬥機上航電設備,如虛擬雷達、光電設備和電子戰(EW)系統,以及發射虛擬空對空和空對地武器。

戰鬥機安裝EVA系統後,允許在訓練中增加虛擬地面和空中威脅,同時操作虛擬武器、傳感器進行對抗訓練,能提供最真實的作戰場景,同時實際節省了藍軍、靶場等的成本,提高了訓練效果。使用Targo™頭盔安裝航空電子設備(Helmet Mounted Display System, HMD)和EVA可獲得完整的嵌入式培訓體驗,提供更接近現實的培訓體驗,在HMD頭盔的遮光板上可顯示所有虛擬實體。

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EVA系統宣傳圖(以色列埃爾比特系統公司圖片)

主要特徵:

——提供虛擬航空電子設備、武器、傳感器和複雜且安全的環境;

——可與ELBIT的Targo™頭盔式航空電子設備集成;

——記錄訓練數據,在飛行後提供飛行期間完整的復現;

——與其它全球武器平臺共同訓練;

——LRU級或嵌入式板卡配置;

——核心嵌入式仿真軟件;

——與空戰機動儀表(ACMI)兼容;

——數據鏈路支持多用戶的分佈式培訓。

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傳感器模擬圖(以色列埃爾比特系統公司圖片)

3

.“天空破壞者”(Sky breaker)戰鬥機任務訓練中心

Sky breaker™任務訓練中心(MTC)是一個網絡化的多模擬器、多數字節點、面向任務的訓練中心,基於Elbit系統的開放和模塊化架構支持多種飛機類型的訓練。MTC使用逼真的飛機系統和任務場景提供真實的模擬戰場訓練環境,以增強所有飛行員訓練水平。

“天空場景”(Skyscen)是一種先進的計算機生成部隊(CGF)技術。可以在對抗環境中使用Skyscen加入數字兵力進行現代空戰,通過與作戰和其他訓練系統的連接,它可以實現複雜的分佈式任務訓練需求。Skyscen是在具有豐富操作經驗的飛行員的指導下開發的。它能夠運行數千個實體,引入了最高級別的人工智能技術(AI)。

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MTC系統宣傳圖(以色列埃爾比特系統公司圖片)

二、以色列空軍為F-35配頭盔訓練系統

F-35取消了平視顯示器,其頭盔顯示器(Helmet Mounted Display,HMD)由以色列埃爾比特系統公司(Elbit Systems)和美國的羅克韋爾柯林斯公司(Rockwell Collins,由美國聯合技術公司收購後,改組為柯林斯航空航天系統公司)的合資企業RCEVS公司研製,在整個任務期間為飛行員提供關鍵的飛行信息。F-35的HMD除了提供極端離軸瞄準和提示的能力外,該系統還充分利用了F-35先進的航空電子系統架構。F-35的HMD可以在白天或夜間提供視頻圖像和精確指引符號,為飛行員提供前所未有的態勢感知和戰術能力。F-35的HMD憑藉其精確的頭部跟蹤能力和低延遲的圖形處理,也為飛行員提供了一個虛擬的平顯(HUD)。

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F-35頭盔顯示器(外媒圖片)

在美國以外,埃爾比特系統公司(Elbit Systems)和以色列航空航天工業公司(IAI)共同為以色列提出的F-35培訓的方法,飛行員利用頭盔進行對抗訓練。對於ELBIT來說,它的思想是將LVC訓練與已經部署好的Targo頭盔顯示(HMD)系統相結合。Targo HMD於2009年首次在巴黎航展上展出,它使用了一個標準頭盔,頭盔上安裝了一個軟件模塊。以色列在一架Piper Cherokee輕型飛機上演示了該系統如何用於訓練編隊飛行、空戰、空對地攻擊和反地對空導彈訓練。以色列空軍(IAF)已經在裝備F-35A的訓練系統之前,已經在M-346 Lavi高級教練機使用了TargoHMD,為將來推廣到F-35A機隊做好了準備。自2014年第一架M-346教練機交付以來,IAF對TargoHMD的反饋一直很高。在IAF中,配備Targo頭盔已經是M-346教練機的強制性要求,而且在F-16中也推廣了頭盔飛行。因此,IAF未來將把Targo視為訓練的標準裝備。

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以色列M-346“獅”教練機(以色列空軍圖片)

三、結論

以色列國土面積小,可利用的空域也小,也不利於開展實彈訓練。以色列可能不需要美國那種複雜、全面綜合、大規模的聯合訓練對抗環境,導致對訓練系統需求與美軍不同。以軍的敵對國雖然多,但是相對實力較弱,大規模空戰的可能性較低,所以導致以軍開發的空戰系統更側重於小編隊這種戰術級的對抗訓練。

以色列空軍官員認為,儘管LVC訓練對飛行訓練有幫助,但真實的飛行對於培養出戰鬥機飛行員最重要的。真實飛行帶來的空間定向障礙、飛行員的壓力和疲勞等是其它技術不能代替的,所以會控制訓練規模,增加更多飛行時間。

同樣,以色列也存在模型置信度的問題。可能存在模擬出的武器或傳感器與現實情況過於鬆散地耦合。當這種情況發生時,訓練的真實有效性下降,可能導致負面影響。以色列採用Targo訓練後,也像美軍一樣不支持視距內的目視交戰,地面指揮員將控制那些虛擬敵人並管理他們的戰術,確保虛擬對手不會進入可視範圍。

隨著空戰複雜性的不斷增長,指揮員和未來的飛行員將依靠LVC訓練進行最真實有效的空戰訓練。當然,一個關鍵的挑戰是要確定適當的LVC混合參訓比例,並以不犧牲訓練真實度的情況下實現每飛行小時的成本最優。

何曉驍先生已為《空天防務觀察》提供3篇專欄文章,如下表:

<table><tbody>

序號

篇名

發表日期

1

美軍“安全保密的真實-虛擬-構造高級訓練環境”(SLATE)空戰訓練系統分析

2019年1月4日

2

美軍在五代機測試真實-虛擬-構造空戰訓練技術

2019年1月23日

3

以色列自主研發空戰訓練系統(即本篇)

2月28日

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有興趣的讀者,可點擊相關文章的“篇名”閱讀原文。

(中國航空工業發展研究中心 何曉驍)

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本篇供稿:系統工程研究所

運 營:李沅栩


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