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結合影視作品看美軍空對空訓練的過去、現(xiàn)在和將來

在扮演假想敵時,采用了實裝對實裝的模式,僅在翼尖掛載了用于空戰(zhàn)訓練的AIM-9系列訓練彈和TCTS訓練吊艙。

在評估系統(tǒng)中構建了虛擬地形,飛行航跡實時回傳到地面監(jiān)控。在評估系統(tǒng)中飛機是在上峰前躍升,但現(xiàn)實中是在戈壁的模擬航路點上躍升。


(資料圖)

在機載導航系統(tǒng)里模擬加載了優(yōu)化過后的航路。

事后講評對航路點的通過情況進行復盤分析。

歷史過程中的模擬訓練。

F-22和T-38共同訓練。

T-7A已經(jīng)開始正式交付。

中國航空報訊:大國競爭背景下,制空權的博弈升級為戰(zhàn)爭焦點。持久的空對空作戰(zhàn)是大國空軍之間較量的典型樣式,在反恐戰(zhàn)爭或以強欺弱的局部戰(zhàn)爭中基本不存在。所謂“強打弱,炸地面;強打強,爭天空?!蔽鞣接耙曌髌分懈訌娬{了“人因”大于“裝備”作用。在有限的任務準備周期內通過突擊訓練,使飛行員和飛機實現(xiàn)“人劍合一”。長期以來,空戰(zhàn)訓練是美軍重點關注和投資的領域,科學的訓練方法有助于時刻為未來的沖突做好準備,避免形成“空心部隊”。

《壯志凌云2》中的訓練片段

《壯志凌云2:獨行俠》的拍攝大量采用實裝,例如,F(xiàn)/A-18駕駛艙的戲份幾乎都是用實裝飛行拍攝的。實裝拍攝帶來逼真的過載效應,影片中有很多如急速躍升、彈射起飛的高過載場景,演員面部肌肉在瞬間反映了無法表演出來的真實生理反應。

1.影片中任務準備的三個階段由于影片中大量使用了實裝拍攝,所以其掛載方案也很符合實際情況,在訓練中出現(xiàn)了三種不同訓練掛載方案以及最后實戰(zhàn)中的掛載方案。

階段一:基本戰(zhàn)斗機動(BFM)基本戰(zhàn)斗機動(BFM)是戰(zhàn)斗機在空戰(zhàn)機動(ACM,也稱“狗斗”)過程中執(zhí)行的戰(zhàn)術動作,以獲得對敵機的位置優(yōu)勢。BFM結合了基本飛行需要的空氣動力學原理和用于追擊的幾何原理,以及管理飛機能量質量比的物理原理。在BFM中使用了“光板”構型的F/A-18,只在機腹中央掛點掛載了副油箱。在翼尖掛點并沒有掛載AN/ASQ-T50 TCTS訓練吊艙(ACMI吊艙)和用于空戰(zhàn)訓練的AIM-9系列訓練彈。這說明BFM中不需要掛載訓練吊艙實時傳輸時空位置(TSPI)、殺傷通告等信息,也不使用格斗彈進行模擬攻擊。在地面監(jiān)控的方式主要是在電臺邊上實時監(jiān)聽無線電話音或復盤講評。

階段二:模擬峽谷飛行階段在靶場周邊選了與實戰(zhàn)任務近似的峽谷地形作為訓練場。在導航系統(tǒng)里模擬加載了優(yōu)化過的航路點。在這一階段的掛載方案與BFM 一致,沒有掛載訓練吊艙。由于此階段沒有武器使用,不存在對抗性,主要也是依靠事后講評,對航路點的通過情況進行復盤分析。

階段三:模擬全流程任務訓練模擬全流程任務訓練是這個影片訓練中的高潮部分。此階段有武器投放環(huán)節(jié),有實時評估需求,左右翼尖掛點分別掛載用于空戰(zhàn)訓練的AIM-9系列訓練彈和TCTS訓練吊艙,在翼下掛點使用復合掛架掛載某型號的空面訓練彈,在腹部掛點掛載了副油箱和瞄準吊艙。在這種掛載方案下,整個訓練過程可在地面實時監(jiān)控。按照天基偵察信息,打擊目標位于一個山坳里,四面環(huán)山。在靶場沒有相似地形,也不可能啟動基建工程復制類似地形及其靶標。為了在實戰(zhàn)訓練模式下解決這個問題,在選取相對平坦的戈壁地形基礎上,通過添加虛擬航路點的辦法,在導航系統(tǒng)里“模擬”出了一座無形的山峰。在評估系統(tǒng)中,可以看見模擬出來的大山,但在實際現(xiàn)場鏡頭中飛行員僅是在導航系統(tǒng)中航路點引導下和地面導調的配合下在戈壁灘上進行了躍升機動。

2.展現(xiàn)了實裝飛行訓練的主要過程

為了提升觀影效果,影片中都是采用實裝訓練,這種方式優(yōu)缺點并存。實裝飛行訓練的優(yōu)點:有過載效應和沉浸感,飛行操作的保真度高。影片中把飛行員的抗過載能力當成了核心評價指標,為了實現(xiàn)這個指標只能采用實裝飛行訓練的方式;實裝飛行訓練的缺點:影片中一名飛行員在大過載過程中昏迷,這對于單座戰(zhàn)斗機非常危險。另外有一架雙座戰(zhàn)斗機遭遇了鳥撞,飛機失控,兩名飛行員跳傘受傷。另外還有無法準確構建實戰(zhàn)地形環(huán)境和存在最低甲板高度等訓練場地安全約束問題。

3.表達了精英飛行員是制勝關鍵影片中的一句臺詞,“It’s not the plane, it’s the pilot”。作者的解讀是:面對裝備代差時,飛行員的經(jīng)驗和勇氣是取得勝利的關鍵??諔?zhàn)的決定性因素在于人,這是西方文化中對個人英雄主義的推崇,也是影片宣揚的理念。從1969年美海軍為其排名前1%的飛行員建立了一所精英學校,也就是戰(zhàn)斗機武器學校(TOPGUN)開始,這種通過高端訓練提高飛行員技能以實現(xiàn)“人劍合一”的方式已深入人心。

空戰(zhàn)訓練發(fā)展歷史

經(jīng)驗表明,訓練飛行員最有效的方法是實裝飛行訓練和模擬仿真訓練相結合。財政限制意味著僅實裝訓練不能提供達到戰(zhàn)備水平所需的架次和科目要求。模擬仿真訓練不能復制實際飛行的條件,但可以降低飛行成本,并利用模擬器提供省時、可重復的訓練能力。

自1934年Link訓練器投入使用以來,美空軍一直采用這種組合方法訓練飛行員。Link訓練器證明了其通過在地面復制座艙,可以對新手的飛行能力產生積極影響。在一戰(zhàn)、二戰(zhàn)和越南戰(zhàn)爭時期,航空裝備相對簡單、承擔任務相對單一,裝備規(guī)模結構大、成本低,可供實裝飛行訓練的資源充足,模擬器主要為新學員提供單飛前的地面培訓。

20世紀70年代,為加強飛行訓練并向飛行員提供準確的訓練反饋,美空軍和美海軍開始投資儀表化靶場技改建設,也就是ACMI系統(tǒng)。美海軍于1969年成立了戰(zhàn)斗機武器學校,制定了空空導彈使用的經(jīng)驗規(guī)則,幫助飛行員根據(jù)戰(zhàn)斗態(tài)勢掌握導彈包線。美海軍同時擴大可供戰(zhàn)斗機使用的儀表化空戰(zhàn)機動(ACM)靶場。這些靶場設施有能力跟蹤和記錄參訓飛機的位置和運動。訓練任務完成后,飛行員可以觀看其飛行和對抗復盤。隨后,在越南戰(zhàn)場美海軍戰(zhàn)斗機的殺傷率有所好轉(平均殺傷率為3.7:1到13:1),驗證了這些訓練改進。

與TOPGUN 一樣,美空軍的武器學校同樣只向精英開放,并不是所有戰(zhàn)斗機飛行員都能在內利斯獲得訓練機會。畢業(yè)后他們被派往作戰(zhàn)中隊,傳授專家經(jīng)驗,創(chuàng)造了一個更大影響力的生態(tài)圈。在越南戰(zhàn)爭結束后,1977年,美空軍在內利斯空軍基地以北的靶場部署了ACMI系統(tǒng),并創(chuàng)建假想敵中隊模式,共同提供具有威脅性的飛行訓練。美空軍還建立了紅旗訓練演習,并創(chuàng)建了聯(lián)網(wǎng)模擬器,解決綜合任務能力的不足。20世紀80年代后期,建立任務訓練中心(MTC),配備了允許飛行員開展團隊戰(zhàn)術訓練的任務模擬器,這在AFRL研究中被稱為任務預演。

歷史上,空對空訓練都在成本、時間和訓練效果之間尋求平衡。飛行訓練和模擬器訓練都有優(yōu)點和缺點,但兩者結合使用產生了一種有效的訓練模式。從Link訓練器到現(xiàn)代訓練方法,美空軍使用了飛行訓練、模擬、專家團隊和訓練系統(tǒng)等代表性組合,使實裝飛行訓練更加有效。

空對空訓練的發(fā)展現(xiàn)狀

美軍主要以冷戰(zhàn)期間形成空中裝備體系為核心,近50年來持續(xù)在訓練技術優(yōu)化和基礎設施建設方面投入,充分挖掘了裝備全壽命價值,沒有大量地發(fā)展新型裝備卻影響了制空權的歸屬。如今,大國空軍向著質量高、數(shù)量少的規(guī)模結構發(fā)展,空中戰(zhàn)斗損失對持續(xù)作戰(zhàn)的能力有重大影響。減少失誤,避免損失,快速調整成為空戰(zhàn)訓練的目標。

美空軍的主力空對空機型為F-22和F-35系列,對這2種五代機的共同期望包括在進攻性和防御性制空中執(zhí)行空對空任務。空戰(zhàn)司令部(ACC)通過每年發(fā)布一份空勤人員準備計劃(RAP)任務備忘錄(RTM),為戰(zhàn)斗機中隊訓練提供需求輸入。備忘錄中的一個附件,確定了指揮官的最新期望和優(yōu)先事項。中隊以此為依據(jù)制定訓練計劃,為飛行員應對預計的威脅做好準備。中隊訓練計劃是在中隊內部提供指導的教學大綱。

2015年F-22 RAP任務備忘錄(RTM)確定了三個主要任務:進攻性制空(OCA)、防御性制空(DCA)和進攻性制空-攻擊行動(OCA-AO)。RTM將“精通”定義為“對任務有透徹的了解,但偶爾會犯錯誤或疏忽。機組人員能夠在復雜多變的環(huán)境中操作,能夠處理大多數(shù)突發(fā)事件和異常情況?!盕-22的訓練采用積木式方法逐步發(fā)展空對空技能。這種方法從視距內(WVR)擴展到超視距(BVR)。

1.F-22 WVR訓練訓練計劃從近距離WVR交戰(zhàn)中的目視格斗開始。一般來說,WVR時友方戰(zhàn)斗機與敵方飛機之間不到5海里(約9千米)。F-22訓練大綱稱這一階段為基本戰(zhàn)斗機動訓練(BFM)。在這一階段,受訓的F-22飛行員將與另一架F-22進行格斗。為了模擬對手,陪練的F-22被限制最大攻角(AOA)。這種方法確實為飛行員提供了學習目視機動的能力,通過識別隨時間變化的態(tài)勢、做出決策和執(zhí)行連續(xù)的機動。

模擬器中的視覺局限性阻礙了對重要目視機動參考(如距離和接近率)的準確評估。在模擬器中,飛行員很難僅使用目視來判斷與敵機的距離。這些參考對于訓練飛行員的BFM概念至關重要,因為飛行員對這些的準確感知會推動后續(xù)的攻防決策和機動。

除了目視參考外,過載感覺可以讓飛行員無須借助儀表感知飛機運動的變化趨勢。而模擬器訓練缺乏過載提示,要求飛行員要比實裝訓練中更頻繁地關注觀察儀表。因此模擬器對BFM科目的訓練效果不好。

空戰(zhàn)機動(ACM)訓練是從超視距開始,兩架F-22對抗四架敵機。ACM交戰(zhàn)開始BVR,但也訓練飛行員從BVR過渡到WVR的過程。

F-22飛行員經(jīng)常在訓練中與其他F-22或F-22和T-38、其他四代機組成的混合對手訓練。美空軍基地有專門的T-38陪練來支持F-22訓練。在ACM訓練中每種類型的支持都有局限性,扮演敵機的F-22無法攜帶AN/ ALQ-188等訓練電子攻擊吊艙,T-38也沒有配備雷達系統(tǒng)。

除了實裝飛行訓練,F(xiàn)-22飛行員還在模擬器中練習ACM。仿真技術可以準確地復現(xiàn)駕駛艙內的環(huán)境,對超視距訓練尤其有效。通過在模擬器中執(zhí)行ACM的BVR訓練內容,飛行員可短時、低成本、高頻率地練習不同的訓練場景,在實戰(zhàn)中能夠更快做出決定。由于ACM任務需要過渡到目視戰(zhàn)斗,因此當目視機動開始時,模擬器會失去有效性。

2.F-22 BVR訓練當目視科目完成后,對F-22飛行員的訓練重點將轉向藍紅部隊相隔60海里(約110千米)以上的對抗場景上。盡管對抗場景范圍更大,但雙方的交戰(zhàn)基本以目視機動結束。這些任務可能需要4~14個對手,與WVR訓練一樣,這些對手可能是F-22、T-38或四代機。實裝飛行訓練和模擬訓練都滿足了這些超視距訓練要求。

除了實裝飛行訓練,F(xiàn)-22飛行員在模擬器中訓練超視距飛行任務。模擬提供了重復和高保真威脅,可以讓飛行員訓練某些在實戰(zhàn)中不安全的戰(zhàn)術和程序。

F-22飛行員使用的模擬器有三種。第一種WTT是一款簡易模擬器,逼真度和對抗性很低,只有一個前視屏幕。WTT部署于戰(zhàn)斗機中隊,提供飛機系統(tǒng)、應急程序和基本戰(zhàn)術任務的練習。

第二種全任務訓練器(FMT)位于值班部隊中,配備了360°球幕顯示,每個部隊通常配備四臺。由四個或更多模擬器可組合成任務訓練中心(MTC)。F-22 FMT還通過DMO系統(tǒng)連接到其他平臺模擬器,與其他平臺開展綜合戰(zhàn)術訓練。

第三種空中作戰(zhàn)模擬器(ACS)設施只有一處,其中有四臺F-22模擬器,同樣配備了360°球幕顯示。ACS和FMT模擬器之間的主要區(qū)別在于軟件的邏輯和對抗人在環(huán)控制對手的能力。ACS軟件的邏輯使用實際系統(tǒng)的復雜模型,并提供非常高保真的模擬。在ACS中,算法考慮了操作員輸入、敵方雷達模式、電磁頻譜噪聲、距離、接近率、角度、角速度、環(huán)境雜波以及更多因素。ACS的精確威脅建模和復雜算法為空對空訓練提供了一個真實的虛擬環(huán)境。除了其精確的建模和復雜性外,ACS還提供了虛擬對手駕駛艙,使F-22飛行員能夠對抗人在環(huán)對手。ACS擁有12個適應性強、思維敏捷的敵人,這是FMT目前所缺乏的。盡管ACS可以提供出色的培訓,但它是一種稀缺資源。

2015年,F(xiàn)-35 RTM定義了四個主要任務和一個次要任務:進攻性制空-壓制防空(OCA-SEAD)、空中遮斷(AI)、進攻性制空-攻擊行動(OCA-AO)、防御性制空/空域控制預警(DCA/ACA)和進攻性制空(OCA)。RTM還強調,F(xiàn)-35中隊應精通自我護航,應對第四代戰(zhàn)斗機威脅。對F-35空對空能力的期望在空對空體制中較低,因為F-22將是作戰(zhàn)中的主要空對空平臺。F-35和F-22都采用了類似的訓練方法,使飛行員能夠熟練應對第四代戰(zhàn)斗機威脅的攻防空對空作戰(zhàn)。每個平臺使用飛行訓練和模擬的組合。由于F-35攜帶的彈藥較少,并且不是主要的空對空平臺,因此與F-22相比,其飛行員每次訓練任務所需的對手更少。每個F-35部隊都將有任務訓練中心,其能力和局限性與F-22全任務教練機相似。

總的來說,這兩型五代機的空對空訓練基本處于“吃不好,吃不飽”的狀態(tài)。在T-38和第四代戰(zhàn)斗機的支持下,美空軍每年僅能訓練30余名新的F-22飛行員(2015年數(shù)據(jù))。如未能在訓練中提供具有代表性的對手,可能會導致飛行員在戰(zhàn)斗中去吸取教訓。只需在戰(zhàn)斗中損失幾架F-22就能顯著影響空中優(yōu)勢作戰(zhàn)的能力。

美軍未來空對空訓練發(fā)展

從模擬器聯(lián)網(wǎng)、紅旗與虛擬器聯(lián)合演習,到分布式任務操作(DMO)的歷史例子表明,模擬器訓練是最有效、最具成本效益的作戰(zhàn)飛行員訓練手段。雖然每種方法都有局限性和好處,但每種方法對空勤人員的充分訓練都是必要的。因此,飛行員訓練需要按需結合使用多種訓練手段,以滿足空軍的作戰(zhàn)需求。

中隊是美空軍基本戰(zhàn)術單位,也是訓練的重點對象,中隊的訓練效果對整個空軍有著更廣泛的影響。因此,美空軍重點對中隊需求進行投資,以彌補當前飛行和模擬器訓練的不足。以下三個方面與中隊訓練息息相關:

1.新型高級教練機2018年9月27日,波音T-7A正式成為美國空軍的新型高級教練機,以取代全部T-38教練機??偣舶?51架飛機、46臺模擬器、維修培訓和支持,項目總價高達92億美元。美空軍訓練改革計劃“重鑄”如果持續(xù)進行,可能也會放棄傳統(tǒng)的集中使用高級教練機的方式,將其分配到一線部隊擔負更大作用。

未來,T-7A將在美國空軍發(fā)揮以下三大作用:一是承擔傳統(tǒng)教學工作,發(fā)揮傳統(tǒng)高級教練機作用,培養(yǎng)飛行員的安全飛行技能;二是承擔高端陪練工作,憑借其高過載和大迎角機動和夜間訓練能力,成為“假想敵角色”;三是承擔輕型攻擊/戰(zhàn)斗機工作,在低烈度作戰(zhàn)中配備雷達或者外部吊艙改裝成為攻擊型。

2.實況-虛擬-構造仿真(LVC)LVC是一種將實況、虛擬和構造仿真元素整合到單個活動中的訓練方法。LVC訓練方法提供了更大的威脅數(shù)量和動態(tài)性,讓飛行員在駕駛艙顯示器上準確地顯示敵方威脅,豐富飛行訓練場景。對飛行員來說,虛擬和構造仿真實體出現(xiàn)在機載傳感器上,就像它們在空域中與實況參與者一起飛行一樣。另一個好處是,LVC可以準確地表示任何已知威脅,并且只需要軟件更新即可跟上全球范圍內不斷發(fā)展的威脅環(huán)境。

雖然LVC似乎是填補飛行員訓練不足的廉價方法,但它不是一個獨立的解決方案。LVC存在從BVR過渡到WVR的能力不足。這方面的不足需要實裝陪練飛機或者未來通過佩戴機載AR顯示器實現(xiàn)。另一個限制是LVC不使用機載傳感器來發(fā)現(xiàn)威脅,它提供的訓練僅與用于開發(fā)仿真軟件的威脅模型一個水準,其算法的復雜性決定了其能力。

3.建模仿真水平建模仿真的水平對發(fā)揮模擬器作用和LVC訓練效果影響很大。加大對建模仿真研究的投入,可以彌補訓練方法中的關鍵差距,并通過具有成本效益的模擬器開展更多科目的訓練。增加模擬器中威脅模型的復雜性不僅僅是技術問題,還有成本問題。例如,與ACS相比,MTC的計算能力是主要決定因素之一,改變這個問題并不容易,也不便宜。另一種解決模擬器問題的方案是增加人在環(huán)對手臺位。在模擬過程中提供人在環(huán)虛擬對手在ACS設施里被證明是成功的。人在環(huán)對手能夠更好地適應和懲罰訓練飛行員犯下的錯誤,并有助于消除人機對抗訓練中的負面戰(zhàn)術教訓。

小結

在和平時期確定未來的作戰(zhàn)需求是一門不完善的科學,但這一嘗試使軍隊更接近下一次沖突開始時可能需要的位置。歷史上,越南戰(zhàn)爭中美軍及時調整增加了訓練課程,讓高空高速戰(zhàn)斗機更早適應了在低空作戰(zhàn)和使用空空武器。沖突中的勝利者往往是最能迅速調整其理論方法以應對戰(zhàn)爭中的新挑戰(zhàn)的人。換句話說空軍不必擔心如何通過訓練完全做好準備,只要它能在戰(zhàn)爭爆發(fā)時或過程中能迅速適應。

未來空戰(zhàn)訓練的重點方向是讓一線官兵快速適應高端戰(zhàn)爭的威脅。實裝飛行訓練和模擬仿真是數(shù)十年積累下來的兩種傳統(tǒng)訓練方式。美軍在此基礎上探索了理技融合,其“重鑄”計劃也綜合考慮高級教練機、LVC技術、建模仿真技術,調整多年來基本沒有改變的空對空訓練體系,也就是說訓練體系的軟實力將與國防工業(yè)的硬實力相結合,共同影響戰(zhàn)爭走勢。

關鍵詞: 影視作品

來源:中國航空報
編輯:GY653

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