为F-35战斗机建立的联合仿真环境在演进中

在训练演习中超过F-35的极限将付出高昂代价：损失一名飞行员和一架8000万美元的飞机。如果这种练习是在虚拟环境中进行的，那么超越包线没有坏处。事实上，它可以产生关于飞机和飞行员能力的重要数据。

技术进步正在促进对武器和操作环境进行更详细的模拟。这使能够将更多的训练从现实世界过渡到虚拟世界。

美国空军敏捷战斗支持局模拟器部门的先进装备负责人查尔斯·瑞恩表示，美军在全球拥有约2400台虚拟设备，包括从台式机培训机到带有360度圆顶和飞机驾驶舱硬件的全运动模拟器。

他在一次采访中解释说，美国空军正在开展两项主要活动来提高模拟器的互操作性和功能性。

模拟器通用架构要求和标准计划（SCARS）是一项持续工作，旨在“逐步为空军模拟器建立开放架构”，其中包括定义的标准和通用应用程序、软件和硬件。

去年，该服务希望与行业共建一个联盟，为开发基于SCARS的通用合成培训环境提供信息。

他说：“那里的想法是定义属性并进行实验，以了解共同环境的性能需求，了解这些技术风险在哪里，并开发应对该环境的能力。”

今年早些时候，该服务确定它不需要重新发明螺旋桨。他说，它已经拥有了联合仿真环境所需的大部分功能。

联合仿真环境旨在作为高保真虚拟测试台，以认证F-35的能力，使其能够进入全速生产。与F-35计划的许多方面一样，它比计划晚了四年，目前还无法进行认证战斗机所需的64项试验。根据2022年4月政府问责局的一份报告，F-35的里程碑C比计划晚了几年，“F-35联合打击战斗机、成本增长和时间表延迟仍在继续”。

尽管联合仿真环境尚未准备就绪，并且飞机没有完成认证，但F-35的生产已经持续了多年。报告称：“如果在2023年做出全速生产决定，我们估计该计划在完成运营测试之前将交付1115架飞机。”并指出，纠正最终测试中发现的缺陷可能需要支付大量成本。

瑞恩说，虽然联合仿真环境要到2023年夏天才能完成F-35的认证测试，但其模拟能力提供了足够的鲁棒性，以至于该服务将其视为通用合成训练环境的替代品，以促进该服务的虚拟培训目标。

他说：“它不是一个完整的产品，但我们今天确实有能力，我们希望发展它，加快它的成熟，并扩展它。”

“我们将通过利用SCARS计划来做到这一点，该计划......确实使用一种联盟方法，我们让政府和行业参与者为这些标准及其随附的架构提供信息。”

近100名F-35飞行员在环境中接受过培训，许多人对威胁演示的稳定性、保真度和密度提供了强有力的反馈，“这正是他们正在寻找的，了解如何训练的能力，如何磨练战术。”

瑞恩补充说：“这就是今年真正导致支点的原因，将联合仿真环境视为不仅仅是一个测试环境，也是一种训练环境。”

“这就是美国空军现在从数字测试和训练范围的想法出发的地方，在那里你可以去做你在露天测试或训练范围内做不到的事情。”

他说，该服务正处于确定如何整合以及除了F-35外，哪些平台最终将出现在联合仿真环境中的早期阶段。他说，F-22将于2024年加入联合仿真环境。

他补充说：“这是为那个常见的合成环境转移到联合仿真环境的最近支点。”

作为一个环境，它允许不同的模型和运营商进行互动，并“与对手进行真正的高保真、逼真的战斗”，特别是同伴对手。联合仿真环境可以重现天气条件、电磁现象和地理。

他说：“所有这些事情都以这个环境生态系统为代表，我现在可以带来高保真模型的模型，并尽可能地代表一个实际的武器系统。”

这是联合性质的，美国空军与美国海军密切合作，开发环境和进行模拟的武器系统。

他补充说：“我们现在也开始与美国太空部队讨论联合仿真环境，并试图了解我们如何利用这两种服务之间的要求、需求和努力。”

自2015年从洛克希德·马丁移交以来，联合仿真环境一直归政府所有。瑞恩说，该服务再次难以完成其开发，但从培训的角度来看，它由政府拥有的事实是一种资产。

他说：“它使我们能够在您面临威胁变化和适应以及我们有技术变化和适应时进行快速更新。”他补充说：“我们可以快速改变生态系统，以跟上这些事情，并保持与测试和培训目的的相关性。”

瑞恩说：“SCARS在2022财政年度授予了许多合同，以继续开发共同标准和架构......并开发通用模拟应用程序……随着威胁的变化、技术的变化以及新的系统模型和功能的整合到环境中，联合仿真环境将需要持续开发和集成，以使数字测试和培训范围现代化。

运营商定期向开发人员提供关于什么是现实的和不现实的反馈，以便开发人员能够始终如一地提高环境的保真度。

他说：“我们还有来自讲师课程和线单位的操作员，他们今天能够将模拟用于培训的某些方面。”

它还没有发展到将整个课程或教学大纲带入虚拟领域的水平，“但他们今天可以完成一些具体的培训活动。”

目前，虚拟训练环境是基于位置的，因为它们需要复杂的硬件，例如复制的F-35驾驶舱。他说，随着时间的推移，目标是将更多应用程序转移到云端并部署边缘设备，以便不需要固定硬件接口的培训可以远程进行。

现在说SCARS和联合仿真环境可以混合多少来促进场外或桌面培训还为时过早。

瑞恩说：“联合仿真环境之外还有努力，但将来可能会流血到联合仿真环境。”使用轻量级模拟器和扩展现实技术等努力将为操作员提供身临其境的培训。

他说：“你可以让维护人员戴上护目镜，并拥有与这个虚拟环境互动的设备，他们可以进去，而不是开玩笑，他们所感知的是他们正在实际的车辆本身工作。”“他们能够完成清单，并了解他们在执行清单时哪里犯了错误。”

他说，这可以通过测试步骤顺序或虚拟分解事物来开发和改进清单。

“这些是我们现在正在与一些行业合作伙伴一起探索的事情，以便了解，我们可以在那里做些什么？机会空间是什么，我们如何使培训更实惠？”他说。

该服务的主要举措之一是下一代空中优势平台，该平台被认为是第六代战斗机，辅之以无人驾驶飞机。这将需要新的培训。

现在判断联合仿真环境在载人-无人合作训练中可以发挥什么作用还为时过早。瑞恩表示，“这不是我们现在理解的事情，”但联合仿真环境提供了实验武器系统测试和训练的机会。

“我认为这是一个伟大的地方，部队将来可能会在这里研究这些概念，也许可以培训那些无人系统或培训操作员与这些无人系统合作。”

虚拟培训的另一个优势是能够根据个人需求和学习曲线量身定制培训，而不是让每个人都以相同的速度接受相同的培训。利用这一点需要学习管理和数据分析能力。

瑞恩强调，“当你与这个环境互动时，你会得到很多很多数据。”“一切都在被记录下来。因此，现在你有机会真正获取这些数据，并按操作员进行细分，以确切了解他们在训练进化中所处的位置，”因此，您就不会浪费时间与准备进入下一阶段的人打交道。

定性数据显示，虚拟培训是有效的，学生可以快速提高技能。教师“现在正在调整他们的一些教学大纲，以在合成环境中包含更多的虚拟培训，因为它在培训这些操作员方面非常成功。”

量身定制的培训也可以通过更快地转移候选人来帮助解决试点短缺问题。

工业4.0研究院通过研究联合仿真环境，进一步开发了数字孪生靶场。这毫无疑问是一个有趣的话题。