何曉驍 ¦ P5老矣？——美軍徵集P6空戰訓練系統的方案

從2019年11月到2020年1月期間，美國P5空戰訓練系統（P5 Combat Training System，P5CTS，簡稱P5）的主承包商美國立方體公司（Cubic）在其官網連續發出了三個關於P5空戰訓練系統的交易信息，包含美空軍的採購以及軍貿訂單。此外，美空軍在2019年8月發佈了下一代P6CTS的信息徵詢書（RFI），徵集關於下一代訓練吊艙的建議書，並要求在2030年前用下一代的P6CTS替換目前廣泛使用的P5CTS。

掛在F-16戰鬥機翼尖上的P5吊艙（美空軍圖片）

一、P仍然炙手可熱

2019年11月，立方體公司獲得美空軍的 P5空戰訓練系統合同，該訂單包括美空軍自用的機載子系統（吊艙），以及用於軍貿的吊艙和相關地面子系統；2019年12月，立方體公司與BAE系統公司簽訂合同，為“颱風”戰鬥機的出口型提供整套P5系統；2020年1月，該公司獲得韓國空軍提供P5系統的合同，也是P5首次在東北亞交付，為韓國、美國和其它聯合部隊提供了高保真對抗的機會。

來自美空軍的大訂單證明了P5系統持續提供的訓練價值，其實時空對空、空對地武器模擬和實時評估，以及實時監視、任務數據記錄功能，提供了高保真的實時戰術任務訓練解決方案，增強實時訓練和任務後講評的效率。

如今，在全球範圍內使用了超過2000套P5吊艙和相關地面系統，加強了美國及其盟友的空戰訓練能力，提升了訓練的對抗性和複雜性，幫助飛行員適應更加先進裝備的威脅。P5的使用範圍從聯隊級的本場訓練到大規模部隊訓練演習（如“紅旗”）等，

在2019年8月發佈的信息徵詢書是為了支持在美國佛羅里達州埃格林空軍基地的靶場系統部（AFLCMC / EBYC）進行的需求調研，目標替代P5CTS系統，新系統暫時稱為P6CTS。當前的P5系統自2005年交付以來為美空軍的空戰訓練能力帶來了很大提升，但是P5系統正面臨著日益陳舊和到壽的問題，所以美空軍有必要在2030年之前進行空戰訓練系統的更新換代。

此外，鑑於網絡安全和訓練需求的不斷提高，P5系統的性能已過時，無法滿足2030年後的訓練需求。

P6CTS的頂層需求包括：

在信息徵詢書的附錄中提供了P6CTS的其他細節／關注領域，共包含6方面內容。

（1）平臺之間的互用性

——答覆應涉及解決方案需要演示在4代機、5代機上的P6CT的互用性。需要考慮的飛機（按優先順序排列）：

· 第1組：F-35、F-15、F-16第25批次至第52批次；

· 第2組：A-10、B-1B、B-2、B-52、C-130、HH-60、CV-22、T-38、OA-TX；

· 第3組：E-8、E-3、MQ-9、RQ系列無人機、RC-135。

——答覆應涉及F-22加裝的可行性——最好無需硬件修改或最小化硬件修改。

——答覆還應解決與傳統的F-35 P5嵌入式子系統互用的可行性，在P6CTS嵌入式子系統交付之前，考慮P6與現有F-35P5系統的兼容性（如2035年前）。

——答覆應涉及系統配置：一是各種外形參數的選擇：外掛（吊艙或其他）、嵌入（飛機專用、機架安裝）；二是地面系統具有關鍵作戰訓練功能：遠程處理；安全空域管理；儀表系統管理；不同數據源的集成；任務數據的顯示和彙報。

——答覆應涉及：

· 波形成分（信息結構、編碼網絡協議、調製方案、工作頻率）；

· 機載子系統（AS）和地面子系統（GS）配置的天線解決方案；

· 延遲；

· 平臺加改裝方法；

· 雙工數據傳輸方法；

· 網關設備的說明／位置（如果需要）；

· 中繼技術；

· 能夠實時創建和顯示真實訓練數據的其他元素；

· 陸基或機載武器模擬選項；

· 與飛機上MIL-STD 1760、1553和光纖總線的接口。

（2）美空軍和海軍之間互用性

——答覆應涉及美空軍P6CTS和美海軍下一代TCTS Ⅱ空戰訓練系統之間互用性的解決方案概念，特別是如果在美海軍和美空軍之間存在不同的網絡。

· 波形成分（信息結構、編碼網絡協議、調製方案、錯誤檢測/糾正、工作頻率）

· 機載子系統（AS）和地面子系統（GS）配置的天線解決方案，包括嵌入式系統孔徑/天線監控；

· 延遲；

· 平臺加改裝方法；

· 雙工數據傳輸方法；

· 網關設備的說明/位置（如果需要）；

· 中繼技術；

· 美空軍 P6在美海軍靶場內使用TCTS Ⅱ基礎設施的運行；

· 在美空軍P6地面基礎設施內成功處理TCTS Ⅱ消息；

· 使用P6機載設備操作TCTS Ⅱ機載設備；

· 能夠實時創建和顯示真實訓練數據的其他元素；

· 在部署多個系統的過渡期內的兼容性／互用性方法：即P5CTS\\TCTS-Ⅰ、F-35P5嵌入式子系統（P5 IS）、P6CTS和TCTS Ⅱ。

（3）開放架構和通用數據標準

——答覆應提出採用開放架構和通用數據標準的解決方案：

模塊化開放系統方法（MOSA）——答覆應說明實現MOSA體系結構的預期方法，包括：

· 開放架構元素（開放與不開放、自定義接口和其他適用元素）；

· 與組件和接口以及技術數據包可用性相關的特定限制。

——通用數據標準和接口：答覆應說明與通用靶場基礎設施標準接口的預期方法，如測試和訓練使能體系結構（TENA）、Link-16、分佈式交互仿真（DIS）、增強型機載儀表系統（EAIS），未來機載能力環境（FACE）。

（4）LVC空戰訓練的適應性

——答覆應涉及LVC使能技術，以支持空戰訓練行動。

· 數據鏈路吞吐量、頻譜佔用率、頻帶、通信範圍、延遲和支持的實體數；

· 上下行和參訓實體之間消息的獨特（自定義）構造能力；

· 處理能力；

· 機載和地面子系統主機支持高精度／高保真武器仿真的能力。

（5）網絡安全——P6將具備以下網絡安全相關能力：

· 多個獨立安全級別（MILS）；

· 地面系統能夠處理和分類機密數據和非機密數據；

· 保密機支持MILS和規劃數據速率；

· 有可行性的機載和地面跨域解決方案；

——P6的其他安全相關細節要求：

· MILS體系結構，允許分離時空位置信息（TSPI）、武器數據和飛機總線信息，並將這些數據實時傳輸到地面站，並在機載子系統（AS）中記錄以供任務後使用；

· 一個NSA批准的加密解決方案，包括支持MILS體系結構和可發佈給盟友的算法；

· 只要機載軟件包及其加密裝置仍由美國控制，包括加密裝置在內的機載軟件包就可以在非美國飛機上飛行；

· 經NSA批准的機載加密解決方案將具有“進入噴氣式飛機”的能力，消除了對專用保密機秘鑰（CIK）的需求，並允許機組人員快速切換到不同的飛機；

· 地面系統架構將能夠在適當情況下分離和混合各種信息類型，從非保密盟友的TSPI信息到機密級別的不同類型的分類數據，包括第4代和第5代飛機數據；

· 整個體系結構必須能夠使用風險管理框架（RMF）流程和聯合特殊訪問計劃實施指南（JSIG）流程進行認證；

· 地面子系統結構必須遵守分佈式任務操作網絡標準，以允許將來連接到現有靶場的網絡，並能夠使用批准的跨域解決方案雙向傳遞數據。

——答覆應確定：

· 設想的網絡安全解決方案類型；

· 相關的證書到期日期；

· 為P6申請的任何“delta”認證（包括時間表和風險）。

（6）作戰訓練環境的適用性

——美空軍P6的使用（複雜性、安全級別等）將代表從當前P5的使用（主要是未分類TSPI）的重大轉變；然而，P6必須保持對操作人員／維修人員的友好，並能夠根據作戰空軍（CAF）的作戰軌跡和實戰任務的作戰節奏，快速、輕鬆地適應不斷變化的任務場景。

——答覆應解決頻譜可用性，並提出在美國本土和重要的海外基地（如日本、韓國、英國、德國、意大利等）的使用方式：

·應具體討論在第4代飛機上同時使用P6和在F-35上長時間使用P5的潛在需求，如美空軍在某些地方部署的不同訓練系統需要共享有限的S波段頻率。

——答覆應說明儘可能減少任務設置項/配置項所需時間的方法，以及準備工作包括傳遞、處理和安裝加密密鑰。

——答覆應說明在一天內為任何一個地點設置、配置和執行多達200架次的可行性。

——答覆應處理不依賴地面站的使用方式。

——答覆應涉及在保持易用性的同時引領未來訓練的能力，包括系統可靠性和可維護性。

答覆應涉及預期的維護和產品售後支持，包括但不限於以下要素：

· 產品支持管理；

· 供應支持；

· 維護計劃和管理；

· 可延續工程；

· 技術數據；

· 支持設備；

· 備用方式；

· 訓練和訓練支持。

答覆還應涉及解決實際問題的潛在辦法（技術或方案），例如：

· P6的階段交付和P5基礎設施在P5到P6過渡期間的潛在操作（向後兼容性）；

· 與外軍F-35進行互操作的能力（在美國F-35採用P6嵌入式系統後，有可能在一段時間內外軍仍然使用傳統的F-35 P5嵌入式系統）。

三、現有研究基礎1．最積極的柯林斯公司

美軍訓練系統的主要研究企業有立方體公司、羅克韋爾·柯林斯公司（今柯林斯航宇系統公司）、列奧納多DRS公司等，其中立方體公司是美空軍現役的P5系統的主承包商，羅克韋爾柯林斯公司是美海軍現役的TCTS Ⅰ系統的主承包商。

P6系統的RFI的發表於2019年8月7日，在截止日期9月6日前，羅克韋爾柯林斯公司在官網上回應了對參與P6系統的興趣，其它公司可能如立方體還沒有公開報道。

JSAS孵化出的產品（美國柯林斯航宇系統公司圖片）

羅克韋爾·柯林斯公司基於聯合安全空戰訓練系統（JSAS）的解決方案，結合了TCTS Ⅱ、CRIS和P5CTS系統的研製經驗，提出了美空軍P6CTS用於安全、實虛結合的空戰訓練解決方案，計劃在2023年投入使用。其解決方案包括所有P5功能，同時確保全系統內端到端MILS網絡安全，並實現LVC能力的提升。此外，羅克韋爾·柯林斯公司長期作為美國海軍的空戰訓練系統的供應商以及對P5系統波形的深入研究，保證了P6與美國海軍和美國盟友的空對空互用性。開放系統體系結構、軟件定義無線電和安全基礎設施以及數據權限保證了P6CTS解決方案方便進行升級，以滿足美空軍的訓練需求，以及向LVC培訓的發展。

美海軍TCTS Ⅱ海報（美國柯林斯航宇系統公司圖片）2.基於JSAS的解決方案

JSAS是柯林斯公司和DRS公司面向安全的LVC訓練能力的需求，合作開發出的一套訓練技術，易於空中、陸地和海上配置，能支持美國及盟友的開展本場訓練或者大型聯合演習，克服了現實中實裝威脅和靶場基礎設施的限制。JSAS將虛實混合訓練、逼真的威脅和武器仿真、分級加密網絡等功能整合在一起，以進行高保真、高威脅、高密度的空戰訓練。開放系統架構，包含開放式Group FACE™和行業接口標準（HLA、TENA、DIS、千兆以太網），可與各種當前和未來的彙報和實時監控系統進行接口。針對LVC訓練需求，JSAS支持四個四核LVC處理器，隨著性能的提高可更換。下一代威脅系統（NGTS），提供數百種用戶可選擇的威脅和友軍飛機、地面部隊、艦艇和潛艇、相關武器、傳感器和子系統的合成模型，對新出現的任務和威脅提供快速培訓。

JSAS在機載和地面設備中提供了首個經過認證的四級獨立多級安全（MILS）設備，提供了第5代和第4代飛機之間的安全互用性。此外，JSAS現在支持LVC訓練，其MILS架構支持LVC與模擬器網絡的連接，高性能軟件定義無線電（SDR）支持1300兆赫-2400兆赫範圍內的編程，利用最新認證的SCA 4.1可編程數據鏈路技術，能夠承載P5、BMW、5G-ATW或其它的未來波形，實現了彈性網絡以及多層加密和處理相結合。在相同的帶寬下，網絡容量是現有空戰訓練系統的5倍,支持更多的實體參訓，而LVC用戶還有額外容量。鏈路系統的持續定位精度優於0.5米，還具有四跳中繼能力。

四級MILS示意圖（柯林斯圖片）

在產能方面，柯林斯公司表示其有能力在36個月的時間內生產1000個吊艙、1800個嵌入式子系統和55個地面系統，同時仍能滿足美海軍TCTS Ⅱ的生產能力要求。

四、小結

P5CTS已經支持美空軍能夠在本場以及大型聯合演習進行高保真、實時對抗的訓練，提高了單位飛行小時內的訓練效率。通過美軍發佈的RFI來看，下一代P6CTS在形態、功能、用途等方面上跟現役的P5CTS區別不是特別大，主要是提出了對LVC技術更強烈的需求，以及對鏈路性能和機載端處理能力的提升要求。實際上，如果不使用LVC，軍方將可能難以訓練涉及網絡攻擊、電磁頻譜戰和其他作戰領域的複雜場景。例如，像F-22和F-35這樣的先進戰鬥機現在的能力已經超過了如“紅旗”軍演的驗證範圍，需要結合LVC技術來全面測試這些飛機的能力和極限。

美軍對訓練技術的儲備也很豐富，在18年到19年期間分別驗證過LVC先關的SALTE ATD項目以及MILS有關加密技術和波形的實裝驗證，所以P6可能是一個多技術的集成項目，難度不算非常大，有很強的可行性。

何曉驍先生已為《空天防務觀察》提供17篇專欄文章，如下表：

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

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

以色列自主研發空戰訓練系統

2月28日

空戰訓練系統鼻祖——美國立方體公司

3月20日

美軍“聯合仿真環境”的組成與建設發展

4月15日

美軍真實－虛擬－構造空戰訓練網絡構成及發展規劃

4月24日

空戰訓練中電子戰威脅模擬專家——萊昂納多DRS公司

6月3日

美軍分佈式的仿真訓練及“虛擬旗”軍演情況分析

6月24日

美軍現代空戰環境仿真軟件“MACE”特點分析

8月20日

人工智能戰鬥機在複雜環境中能否“防忽悠”？

9月4日

F-35全任務模擬器在美軍訓練中發揮大作用

9月20日

嵌入式訓練是一種簡化的“真實－虛擬－構造” 訓練

10月21日

建模與仿真在F-35項目中發揮大作用

11月18日

飛行模擬器系統現狀、趨勢及F-35戰鬥機模擬器

12月18日

“XR”與人工智能技術在美軍“飛行員未來訓練”計劃中發揮作用

2020年1月15日

軍用模擬器的市場及作用持續增長

1月18日

P5老矣？——美軍徵集P6空戰訓練系統的方案（即本篇）

2月11日

（中國航空工業發展研究中心 何曉驍）

本篇供稿：系統工程研究所

運 營：李沅栩

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