外軍戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用研究

吳 雄，劉 純

(1．海軍裝備研究院，上海 200436； 2.洪都航空650飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所，南昌 330024)

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外軍戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用研究

吳 雄1，劉 純2

(1．海軍裝備研究院，上海 200436； 2.洪都航空650飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所，南昌 330024)

從戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的基本概念、基本原理出發(fā)，對(duì)國外戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用情況進(jìn)行了梳理，對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的技術(shù)特征及發(fā)展問題進(jìn)行了分析，指出系統(tǒng)重點(diǎn)向嵌入式空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練，類人程度高、戰(zhàn)術(shù)決策庫及作戰(zhàn)場(chǎng)景豐富的智能虛擬目標(biāo)等方向發(fā)展。

戰(zhàn)斗機(jī)；空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練；嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)

戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)是指在戰(zhàn)斗機(jī)上通過外掛物或在任務(wù)系統(tǒng)中嵌入仿真子系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)仿真虛擬目標(biāo)/威脅、虛擬傳感器、虛擬電子戰(zhàn)、虛擬武器、彈道或其他作戰(zhàn)要素，使飛行員在所設(shè)計(jì)的生動(dòng)而充滿挑戰(zhàn)性的虛擬場(chǎng)景中對(duì)抗大量的逼真虛擬對(duì)手，使受訓(xùn)者獲得與實(shí)戰(zhàn)相符的心理與生理適應(yīng)性，低成本高效地實(shí)現(xiàn)單機(jī)、多機(jī)或聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練，以提高或保持操作者技術(shù)熟練水平[1-3]。

應(yīng)用戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的意義主要體現(xiàn)在兩方面，一是在訓(xùn)練過程中及結(jié)束后可及時(shí)評(píng)估飛行員的表現(xiàn)、糾正錯(cuò)誤并鞏固訓(xùn)練效果；二是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)無靶場(chǎng)空戰(zhàn)訓(xùn)練，可達(dá)到無時(shí)無刻提高和維持飛行員的駕駛熟練程度的目的。

利用空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行空戰(zhàn)訓(xùn)練，可自我生成虛擬對(duì)手/目標(biāo)，建立訓(xùn)練過程只需重置計(jì)算機(jī)初始化或直接啟動(dòng)訓(xùn)練任務(wù)即可，這樣可使超過80%的時(shí)間用在“訓(xùn)練(戰(zhàn)斗)模式”上[4]。與實(shí)裝空戰(zhàn)訓(xùn)練或地面模擬座艙空戰(zhàn)訓(xùn)練相比，利用空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練存在以下明顯優(yōu)勢(shì)：一是降低訓(xùn)練成本; 二是有效減小空戰(zhàn)訓(xùn)練空域需求; 三是可靈活模擬多維威脅，大大降低組訓(xùn)難度; 四是可快速貫徹最新訓(xùn)練理念和開展新裝備操作使用及戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練，形成體系化空戰(zhàn)訓(xùn)練; 五是提供地面模擬座艙訓(xùn)練無法比擬的身體感知和情境意識(shí)，通過機(jī)載嵌入式訓(xùn)練可以使飛行員在真實(shí)的座艙中體驗(yàn)真實(shí)的顯示、真實(shí)的傳感器武器操作、真實(shí)的空中環(huán)境，體驗(yàn)空氣動(dòng)力及真實(shí)飛行動(dòng)作帶來的心理情景感受。正因?yàn)榭諔?zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)存在不可比擬的優(yōu)勢(shì)，各國空軍或訓(xùn)練研究機(jī)構(gòu)均在大力發(fā)展空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)[5-13]。本文對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行了闡述，對(duì)國外戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的特征、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的參考和借鑒價(jià)值。

1 戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)工作原理

戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)工作原理示意圖如圖1，通常分為機(jī)載和地面兩部分，機(jī)載部分包含仿真計(jì)算機(jī)、機(jī)載數(shù)據(jù)鏈或GPS/慣導(dǎo)等，地面部分包含任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)和回放/講評(píng)系統(tǒng)。戰(zhàn)斗機(jī)嵌入式戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)機(jī)載部分通常通過外掛(吊艙)或內(nèi)嵌到航電/任務(wù)系統(tǒng)兩種方式集成進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)中。

圖1 戰(zhàn)斗機(jī)嵌入式戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)工作原理示意圖

仿真計(jì)算機(jī)根據(jù)訓(xùn)練任務(wù)需要，可仿真各型虛擬對(duì)手飛機(jī)、各型傳感器、各類武器或威脅、各類作戰(zhàn)訓(xùn)練場(chǎng)景、彈道、在線/離線計(jì)分評(píng)估。仿真計(jì)算機(jī)產(chǎn)生或從數(shù)據(jù)鏈接收到的目標(biāo)信息、傳感器信息、武器信息、威脅信息、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)/場(chǎng)景通過航電系統(tǒng)顯示與控制系統(tǒng)進(jìn)行顯示。

機(jī)載數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)强諔?zhàn)訓(xùn)練過程中，載機(jī)與友機(jī)或敵機(jī)進(jìn)行目標(biāo)/威脅、傳感器、武器等信息交互的媒介。同時(shí)，還可實(shí)時(shí)將傳感器、武器、評(píng)估、訓(xùn)練等信息下傳至地面，供地面監(jiān)控或地面學(xué)員在線學(xué)習(xí)，或在空面聯(lián)合訓(xùn)練時(shí)實(shí)施信息交互或指揮控制。

地面任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)可進(jìn)行目標(biāo)/威脅特征及性能參數(shù)規(guī)劃，可規(guī)劃傳感器、武器性能參數(shù)、各類作戰(zhàn)訓(xùn)練場(chǎng)景或劇情，能將規(guī)劃數(shù)據(jù)加載進(jìn)仿真計(jì)算機(jī)中。

地面回放/講評(píng)系統(tǒng)可通過數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)接收訓(xùn)練信息實(shí)現(xiàn)在線指揮控制、在線計(jì)分、地面學(xué)習(xí)。可采集載機(jī)記錄設(shè)備數(shù)據(jù)、仿真計(jì)算機(jī)記錄模塊數(shù)據(jù)、地面監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練過程重現(xiàn)，供教員飛行后講評(píng)及學(xué)員技能提升。

2 戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)發(fā)展情況分析

2.1 美軍空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)——ACTS (Air Combat Training System)

在訓(xùn)練飛行員空戰(zhàn)能力的過程中，飛行后講評(píng)是最為核心的環(huán)節(jié)，通過飛行后講評(píng)，可以評(píng)估飛行員的表現(xiàn)、糾正錯(cuò)誤并鞏固訓(xùn)練效果。而講評(píng)效果則依賴于對(duì)飛行過程重構(gòu)的詳細(xì)和準(zhǔn)確程度。飛行過程重構(gòu)涉及內(nèi)容主要包括：① 飛機(jī)的位置和航跡；② 飛機(jī)的姿態(tài)；③ 飛行員操作和座艙顯示；④ 各類信息的時(shí)間同步。

在空戰(zhàn)訓(xùn)練發(fā)展的初期，飛行員完成訓(xùn)練任務(wù)執(zhí)行情況重構(gòu)是通過手工方式完成，即飛行員手工繪圖，如圖2所示[14]。

圖2 美軍早期空戰(zhàn)訓(xùn)練時(shí)手動(dòng)記錄飛機(jī)飛行軌跡

為了提高準(zhǔn)確性，美軍開發(fā)了音頻記錄系統(tǒng)，記錄飛行過程中座艙和無線電傳輸以及機(jī)內(nèi)通信。在高速機(jī)動(dòng)過程中，飛行員可以把相關(guān)信息記錄在錄音帶內(nèi)，以便進(jìn)行任務(wù)匯報(bào)時(shí)進(jìn)行重構(gòu)。之后很多現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)引入飛機(jī)視頻記錄儀，對(duì)選定的機(jī)載航空電子設(shè)備進(jìn)行持續(xù)記錄。視頻記錄主要記錄飛機(jī)機(jī)炮視域或“平視顯示器”以及飛行員前視及相關(guān)飛機(jī)性能參數(shù)，一些先進(jìn)的記錄儀還支持多個(gè)航空電子設(shè)備共用，包括雷達(dá)、武器顯示器、雷達(dá)告警接收機(jī)或紅外尋的器等。依賴于音頻和視頻記錄儀記錄的更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)，飛行員更加準(zhǔn)確地重構(gòu)飛行訓(xùn)練過程。但實(shí)際上這些記錄設(shè)備的使用仍然存在諸多限制，如由于記錄了保密的航電設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，給應(yīng)用帶來麻煩。飛行員和教官們依靠上述數(shù)據(jù)進(jìn)行飛行訓(xùn)練軌跡重構(gòu)時(shí)，仍然存在諸多限制，如只能記錄飛機(jī)高度，無法描述實(shí)際的飛行軌跡[14]。

飛機(jī)機(jī)動(dòng)再現(xiàn)需要進(jìn)行多種數(shù)據(jù)收集，依靠飛行人員的記憶對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行排序和重構(gòu)，很難做到精準(zhǔn)，加上現(xiàn)代飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性和武器應(yīng)用戰(zhàn)術(shù)越來越多樣，使得飛行訓(xùn)練任務(wù)匯報(bào)愈加困難。為此，自動(dòng)化記錄、發(fā)送和顯示飛機(jī)機(jī)動(dòng)的技術(shù)方案隨之誕生，也就是所謂的空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)檢測(cè)設(shè)備(ACMI)作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)。1973年，美軍開始研制第一代自動(dòng)化的ACMI(即ACTS)，ACMI的核心功能是精確檢測(cè)和記錄飛機(jī)的位置和速度數(shù)據(jù)，以便在飛行后講評(píng)中能精確重構(gòu)飛機(jī)的姿態(tài)和航跡。

由于技術(shù)水平的限制，第一代ACMI(又稱P1 CTS)依賴地基跟蹤塔精確跟蹤和定位飛機(jī)[14]，因此訓(xùn)練必須在地基跟蹤塔的覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行，即在具備ACMI地基跟蹤塔的專門靶場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，其原理示意圖如圖3，由地基跟蹤塔采用三角定位和無線電應(yīng)答測(cè)距的方式，跟蹤測(cè)量飛機(jī)的位置、速度等參數(shù)；數(shù)據(jù)記錄和武器攻擊解算均在地面配套設(shè)備中完成；參訓(xùn)飛機(jī)不直接通信，完全由地基系統(tǒng)指揮調(diào)度訓(xùn)練過程；第一代ACMI吊艙僅在空地傳輸“扣扳機(jī)”信號(hào)，它獨(dú)立于飛機(jī)的電子系統(tǒng)之外，不具備自主定位、記錄和計(jì)算能力。

圖3 美軍第一代ACMI原理示意圖

隨著首批ACMI系統(tǒng)的成功，促使美軍建設(shè)了一系列新的訓(xùn)練空域或“靶場(chǎng)”，為美軍ACMI系統(tǒng)能力的提升奠定了基礎(chǔ)。并在此基礎(chǔ)上美軍發(fā)展了包含作用范圍無限制空戰(zhàn)訓(xùn)練(ACT-R)在內(nèi)的多代ACMI吊艙，其發(fā)展軌跡如圖4所示。

圖4 美軍ACMI吊艙發(fā)展軌跡及型號(hào)匯總

最新一代的ACMI吊艙為P5系列，其中P5 CTS/TCTS ACMI吊艙的主要性能及有關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 P5 CTS/TCTS ACMI吊艙的主要性能及有關(guān)參數(shù)

2.2 F-35 嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)

針對(duì)F-35飛機(jī)， 為了實(shí)現(xiàn)“Any Time和Any Where”的訓(xùn)練目標(biāo)，降低對(duì)戰(zhàn)斗訓(xùn)練協(xié)調(diào)所需的資源依賴，美國提出了嵌入式ACTS的概念，又稱嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)(Embeded Training System,ETS)，其核心是單機(jī)或多機(jī)能夠自主進(jìn)行虛擬訓(xùn)練。F-35上的空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)由內(nèi)置式P5 CTS(P5 IS)和虛擬訓(xùn)練模塊(VTM)組成，其外形結(jié)構(gòu)及內(nèi)部交聯(lián)關(guān)系如圖5所示。P5 IS 為獨(dú)立的LRU形式， VTM是內(nèi)置于機(jī)載核心處理機(jī)(ICP)中的軟件模塊。

VTM 軟件模塊用于虛擬訓(xùn)練(VT)模式，實(shí)現(xiàn)F-35單機(jī)或最多4機(jī)編隊(duì)對(duì)抗虛擬目標(biāo)，可虛擬空中和地面目標(biāo)、虛擬武器、虛擬電子態(tài)勢(shì)等，采用F-35上裝備的MADL鏈路(為F-35上的武器協(xié)同鏈路)傳輸數(shù)據(jù)，著重突出F-35飛機(jī)的“Any Time/Any Where”訓(xùn)練能力及F-35飛機(jī)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)訓(xùn)練能力。進(jìn)入訓(xùn)練模式后，選擇進(jìn)行真實(shí)模式訓(xùn)練或虛擬模式訓(xùn)練，系統(tǒng)還具備真實(shí)和虛擬聯(lián)合訓(xùn)練能力。其虛擬訓(xùn)練可虛擬地面或空中威脅，虛擬威脅能對(duì)F-35飛機(jī)做出響應(yīng)并發(fā)射虛擬導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊。現(xiàn)階段F-35飛機(jī)支持多架飛機(jī)的編隊(duì)協(xié)同虛擬訓(xùn)練。在進(jìn)行虛擬訓(xùn)練時(shí)，F(xiàn)-35飛機(jī)采用虛擬的雷達(dá)、雷達(dá)告警、紅外及其他虛擬傳感器，并使用虛擬武器進(jìn)行攻擊。使用虛擬雷達(dá)帶來的額外好處是，避免在訓(xùn)練過程中輻射真實(shí)的雷達(dá)信號(hào)。

2.3 歐洲嵌入式戰(zhàn)斗機(jī)訓(xùn)練系統(tǒng)—(Embedded Combat Aircraft Training System，E-CATS)

荷蘭國家宇航實(shí)驗(yàn)室和空間實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)90年代中期起在“歐洲長期戰(zhàn)略防御計(jì)劃(EUCLID)”開展戰(zhàn)斗機(jī)嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)可行性評(píng)估研究[3,15]。2003年，在荷蘭國防部和皇家空軍聯(lián)合荷蘭空間實(shí)驗(yàn)室(Dutch Space)、荷蘭國家宇航實(shí)驗(yàn)室(NLR)發(fā)起了一項(xiàng)嵌入式訓(xùn)練驗(yàn)證項(xiàng)目，命名為“E-CATS”，以演示當(dāng)前技術(shù)在戰(zhàn)斗機(jī)上實(shí)施嵌入式訓(xùn)練能力的可行性。E-CATS項(xiàng)目是第一次在戰(zhàn)斗機(jī)上開展的嵌入式訓(xùn)練演示驗(yàn)證。E-CATS歷時(shí)9個(gè)月，在2004年4月即開始一系列演示驗(yàn)證，其項(xiàng)目發(fā)展歷程如圖6所示。

圖5 F-35 嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)與內(nèi)部交聯(lián)關(guān)系示意圖

圖6 歐洲(荷蘭)戰(zhàn)斗機(jī)嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)項(xiàng)目發(fā)展歷程

該項(xiàng)目選擇F-16作為驗(yàn)證機(jī)，但所演示驗(yàn)證的概念是面向現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)。E-CATS將虛擬威脅信號(hào)直接注入F-16的任務(wù)系統(tǒng)中，確保飛行員所感受的威脅與標(biāo)準(zhǔn)版F-16通過真實(shí)傳感器所探測(cè)到的威脅一致。其驗(yàn)證概念圖及功能結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，為實(shí)現(xiàn)嵌入式訓(xùn)練功能，它包含空中組件和地面組件。其中，空中組件是在F-16上新增一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真、運(yùn)行威脅模型，并執(zhí)行飛行員與F-16飛機(jī)的嵌入式訓(xùn)練人機(jī)交互；地面組件包含訓(xùn)練場(chǎng)景生成、安全監(jiān)控及講評(píng)設(shè)備。

圖7 嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.4 以色列空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)—EHUD

以色列IAI工業(yè)研制的自主式ACMI，屬于無范圍限制空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)(ACMI Rangeless)，其產(chǎn)品名稱為EHUD，如圖8所示，其提供的空戰(zhàn)訓(xùn)練場(chǎng)景及解決方案示意圖如圖9，它通過真實(shí)、虛擬、合成(飛機(jī)、武器等)構(gòu)建逼真的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)，為多軍兵種聯(lián)合力量提供訓(xùn)練。

借助專用差分信號(hào)采集探頭，將示波器接入線路，通過協(xié)議分析儀配合端口觸發(fā)進(jìn)行波形抓取。發(fā)現(xiàn)設(shè)備D3的端口0x350在進(jìn)入RPT之前回復(fù)從幀正常，但是經(jīng)過RPT之后，從幀消失。為了排除RPT自身原因，更換RPT后再進(jìn)行試驗(yàn)，故障依舊存在。

圖8 以色列EHUD吊艙

EHUD系統(tǒng)已經(jīng)可靠的記錄超過130，000飛行小時(shí)，當(dāng)前已向用戶交付超過650具吊艙，其用戶包含德國、意大利、英國、法國、葡萄牙、以色列、荷蘭、比利時(shí)、泰國等國家空軍，可靠的操作應(yīng)用軟件是該吊艙用戶持續(xù)增長的主要因素之一。EHUD已在包含臺(tái)風(fēng)、幻影系統(tǒng)、米格系列、F-15、F-16、F-18、F-4、F-5、A-4等在內(nèi)的16種主戰(zhàn)飛機(jī)上安裝和測(cè)試。

圖9 以色列IAI提供空戰(zhàn)訓(xùn)練解決方案示意圖

EHUD 系統(tǒng)是一款獨(dú)立的空戰(zhàn)訓(xùn)練、評(píng)估、飛行安全增強(qiáng)系統(tǒng)。EHUD吊艙采用與常規(guī)空空導(dǎo)彈相同的外形和接口，如AIM-9、魔術(shù)和R60；講評(píng)地面站(DGS)支持地面監(jiān)控，可進(jìn)行訓(xùn)練過程回放及講評(píng)；作戰(zhàn)實(shí)時(shí)跟蹤和定位系統(tǒng)(RTTP)可對(duì)飛機(jī)的實(shí)時(shí)跟蹤和定位。

EHUD 系統(tǒng)提供先進(jìn)的空對(duì)空和空對(duì)地訓(xùn)練和講評(píng)能力，可實(shí)時(shí)進(jìn)行武器模擬和評(píng)分，其功能示意圖如圖10。可將電子戰(zhàn)和新型安全套件結(jié)合起來，支持高速數(shù)據(jù)鏈和飛行軌跡計(jì)算的空中避撞告警，內(nèi)置三維地形數(shù)據(jù)庫的撞地告警，超過100種可選的音頻和視覺告警能力，如超出訓(xùn)練空域、超出飛行包線、違反訓(xùn)練規(guī)則等即發(fā)出告警信息。

圖10 EHUD 系統(tǒng)A-A/A-G訓(xùn)練及評(píng)估功能示意圖

EHUD系統(tǒng)配套的Smart Data Link (智能型數(shù)據(jù)鏈)具備動(dòng)態(tài)、無中心組網(wǎng)能力；不依賴地面站，無需進(jìn)行規(guī)劃；支持大量網(wǎng)絡(luò)成員，自適應(yīng)、高速數(shù)據(jù)更新率；可自動(dòng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)；具備多重保密數(shù)傳能力。其數(shù)傳帶寬為600 kbps，支持V/UHF、L和S波段，輸出功率為50W，作用距離超過120 km。

3 戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)技術(shù)特征分析及發(fā)展問題探討

3.1 技術(shù)特征分析

通過對(duì)國際上當(dāng)前及發(fā)展中的戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行分析，戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

一是空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)在硬件形式上與戰(zhàn)斗機(jī)更加集成，逐漸成為戰(zhàn)斗機(jī)的基本能力之一。由于在役或已經(jīng)完成研制的作戰(zhàn)飛機(jī)其航電系統(tǒng)已定型，為適應(yīng)部隊(duì)空戰(zhàn)訓(xùn)練需求，若再次進(jìn)行大幅改動(dòng)，存在成本高、改動(dòng)周期長、安全風(fēng)險(xiǎn)高等缺陷，因此，對(duì)這類飛機(jī)常通過外掛物吊艙的形式，提供空戰(zhàn)訓(xùn)練及評(píng)估能力，如早期的P5 CTS仍采用吊艙形式。到2006年，為滿足先進(jìn)隱身戰(zhàn)斗機(jī)的訓(xùn)練需求或在新研飛機(jī)上，美國摒棄外掛吊艙，采用內(nèi)置式“ACMI”的發(fā)展思路。由此可見，美軍在發(fā)展思路上，逐步將戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)與飛機(jī)航電系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，即空戰(zhàn)訓(xùn)練裝備開始由外掛物吊艙形式(ACMI訓(xùn)練系統(tǒng))向內(nèi)嵌式(嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng))方向發(fā)展。且無論是以吊艙的形式存在還是嵌入到戰(zhàn)斗機(jī)內(nèi)部，空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)已成為戰(zhàn)斗機(jī)的基本能力。

二是戰(zhàn)斗機(jī)可充分利用自身先進(jìn)傳感器及武器技術(shù)優(yōu)勢(shì)，降低開發(fā)成本，提高訓(xùn)練逼真度。戰(zhàn)斗機(jī)嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)可將虛擬目標(biāo)/威脅的激勵(lì)信號(hào)注入傳感器和武器系統(tǒng)，進(jìn)行傳感器虛擬探測(cè)和武器虛擬解算，無需獨(dú)立對(duì)傳感器和武器進(jìn)行模擬，飛行員通過操控真實(shí)的機(jī)載傳感器探測(cè)、跟蹤虛擬威脅，同時(shí)利用虛擬的武器攻擊虛擬威脅，可使空戰(zhàn)訓(xùn)練更回接近實(shí)戰(zhàn)。

三是虛擬目標(biāo)類人程度及虛擬戰(zhàn)術(shù)場(chǎng)景逼真度要求越來越高。空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的核心是虛擬目標(biāo)，虛擬目標(biāo)的類人程度從某種意義上可決定空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練的效果。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和完善，智能目標(biāo)和基于劇情的戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練場(chǎng)景將成為未來空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的開發(fā)重點(diǎn)。

3.2 發(fā)展問題探討

戰(zhàn)斗機(jī)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)研究涉及問題廣泛，以下兩個(gè)問題是戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)用戶(飛行員)和技術(shù)人員關(guān)注很高的。

問題一：ACMI吊艙發(fā)展已較為完善，為何F-35不直接采用ACMI吊艙的形式進(jìn)行訓(xùn)練？

F-35飛機(jī)的空戰(zhàn)訓(xùn)練功能不采用ACMI吊艙而采用內(nèi)置ACMI的原因主要有：① 吊艙占用額外的武器外掛，破壞F-35飛機(jī)隱身性能；② F-35作為新研飛機(jī)具有裝備內(nèi)置式ACMI的條件。配置VTM的意義在于實(shí)現(xiàn)“Any Where/Any Time”訓(xùn)練能力，根據(jù)需要可在飛行中隨時(shí)啟動(dòng)虛擬訓(xùn)練，避免傳統(tǒng)訓(xùn)練的地面準(zhǔn)備和協(xié)調(diào)工作。VTM模塊內(nèi)置于ICP中，其原因主要為F-35航電系統(tǒng)采用ICP架構(gòu)，綜合程度高，ICP具備很強(qiáng)的處理和存儲(chǔ)能力，并且具備多任務(wù)處理能力和高任務(wù)可靠性，考慮到虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景與原機(jī)系統(tǒng)的高度融合，放置在ICP中較為便利。

F-35進(jìn)行虛擬訓(xùn)練的一個(gè)重要目的在于實(shí)現(xiàn)F-35多機(jī)編隊(duì)的協(xié)同攻擊作戰(zhàn)訓(xùn)練，而協(xié)同攻擊的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是低時(shí)延的寬帶數(shù)據(jù)鏈(統(tǒng)稱武器協(xié)同數(shù)據(jù)鏈)，因此采用F-35上裝備的該類數(shù)據(jù)鏈支持多機(jī)編隊(duì)虛擬訓(xùn)練，即直接采用作戰(zhàn)數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行訓(xùn)練。而針對(duì)ACMI訓(xùn)練能力，由于美軍已建立起完善的ACMI訓(xùn)練體系，因此F-35上的數(shù)據(jù)鏈應(yīng)與常規(guī)ACMI訓(xùn)練體系兼容，滿足其與其他型號(hào)飛機(jī)進(jìn)行非對(duì)稱空戰(zhàn)訓(xùn)練的需求。

問題二：在具備內(nèi)置式ACMI技術(shù)后，ACMI吊艙方案是否仍有價(jià)值？

關(guān)于ACMI是否還有訓(xùn)練使用價(jià)值，可從以下幾方面進(jìn)行分析：

一是現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)使用ACMI吊艙可降低各種風(fēng)險(xiǎn)。在許多現(xiàn)有的戰(zhàn)斗機(jī)平臺(tái)上，采用ACMI吊艙方案實(shí)現(xiàn)空戰(zhàn)訓(xùn)練能力是成本代價(jià)和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小的方式，因?yàn)锳CMI吊艙可基本獨(dú)立的進(jìn)行研制，除研制階段的少量聯(lián)試外，不會(huì)產(chǎn)生每架飛機(jī)的改裝和試飛工作量。

二是對(duì)原機(jī)改動(dòng)小。ACMI吊艙自帶數(shù)據(jù)鏈，且具備時(shí)空位置測(cè)定能力，可避免在現(xiàn)有平臺(tái)上增裝數(shù)據(jù)鏈天線，同時(shí)在飛機(jī)的航電系統(tǒng)不便于提供飛行數(shù)據(jù)(位置、速度、姿態(tài)等)，可通過吊艙自帶傳感器測(cè)量，避免對(duì)原機(jī)航電系統(tǒng)的更改。

三是安裝和拆卸方便。對(duì)于ACMI吊艙，在非訓(xùn)練狀態(tài)則可快速拆除，拆裝方式與空空導(dǎo)彈一致。

由此可見，現(xiàn)階段乃至未來相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，ACMI吊艙仍存在較高的使用和訓(xùn)練價(jià)值。

4 發(fā)展趨勢(shì)與展望

對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的發(fā)展軌跡進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，對(duì)于現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)其空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)，更多通過吊艙實(shí)現(xiàn)，如美國的ACTS、以色列的EHUD等；對(duì)新研戰(zhàn)斗機(jī)，其訓(xùn)練系統(tǒng)更多的是通過內(nèi)嵌式空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)。由此可見，嵌入式空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)代表著未來空戰(zhàn)訓(xùn)練的發(fā)展方向，由于與航電系統(tǒng)同步綜合設(shè)計(jì)，與飛機(jī)傳感器系統(tǒng)、武器系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃，使其更傾向于成為航電系統(tǒng)的一項(xiàng)基本功能，訓(xùn)練兼容性更強(qiáng)。由于戰(zhàn)斗機(jī)均有性能較好的傳感器和火控解算系統(tǒng)，因此，戰(zhàn)斗機(jī)嵌入式戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)未來發(fā)展重點(diǎn)不在模擬傳感器和武器，而是模擬類人程度更高，戰(zhàn)術(shù)水平更高，戰(zhàn)術(shù)決策庫豐富、更智能的虛擬目標(biāo)以及模擬更加逼真和接近實(shí)戰(zhàn)的作戰(zhàn)場(chǎng)景。

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(責(zé)任編輯 周江川)

Research on the Application of Foreign Fighter Air Combat Tactical Training System

WU Xiong1， LIU Chun2

(1.Equipment Research Institute of the Navy, Shanghai 200436, China;2.The No. 650 Aircraft Design Institute of AVIC, Nanchang 330024, China)

Beginning with the basic concept, principle and significance of the fighter air combat tactical training, we studied the development, application of the fighter air combat tactical training system. The technical characteristics and related developing problems of the fighter air combat tactical training system are also analyzed in this paper. The author believe that developing a embedded tactical training system and synthetic targets that like a real pilot flying a fighter, a strong database of tactical decision-making and realistic battlefield scene will become the trend of the fighter air combat tactical training system.

fighter; air combat tactical training; embedded training system

10.11809/scbgxb2017.07.007

2017-03-20；

2017-04-15

吳雄(1977—)，男，博士，主要從事飛行器設(shè)計(jì)研究。

劉純(1985—)，男，博士，主要從事航電系統(tǒng)、嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。

format:WU Xiong，LIU Chun.Research on the Application of Foreign Fighter Air Combat Tactical Training System[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(7):31-37.

TJ8

A

2096-2304(2017)07-0031-07

本文引用格式：吳雄，劉純.外軍戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2017(7):31-37.