理技双融共促美军空战任务训练转型
T-7A在生产线上。 T-7A可能会同时装备在学院和一线。 重铸概念的流程。 LVC技术使靶场的复杂场景更加平民化。 T-7A的座舱具有明显的四代半和五代机风格。 使用系统进行地面任务规划示意图。
在2022年前,美国空军训练领域的明星机型——批产型T-7A,并没有如期下线首飞,推迟了约7个月。波音公司将计划延期部分归咎于新冠病毒疫情造成的零部件短缺和其他供应链问题,并向美空军申请调整考核计划,同时增加了对现有两架科研机的试飞密度,试图缓解项目延期。2021年4季度,首架机基本完成了总装,之后仍需开展系列地面试验。另外四架批产型T-7A也进入装配流程。由于在设计中采用了基于模型的数字工程技术,一方面部件加工精度提高,可以快速完成主要大部件的装配过程,前后机身子部件装配大约需要30分钟,安装机翼和尾翼可能需要10分钟;另一方面由于模型复用度提高,模拟器进度受影响不大,首批将于2023年开始交付。
T-7A类似战斗机的性能和设计,结合嵌训和实况-虚拟-构造(LVC)训练,将任务训练从主战装备下放到更低成本的平台,改变未来几代美国空军飞行员训练的装备和流程,是需求牵引和技术推动这“双轮驱动”任务训练的集中体现。
大国竞争下的任务训练
在大国竞争中取得空中优势是世界一流空军的首要目标。在一定的战场范围内,双方投入的装备同代、规模同量,想要靠装备技术代差或数量绝对优势去碾压对手变得更加困难,这是跟反恐战争最大的差异。在这种情况下,用好装备完成作战任务的能力才是制胜的关键,把装备用好在一定程度上比更新装备见效快、费效高。
1.落后的计划使战场决策复杂化每架次任务训练的核心关键任务是按“计划-简报-执行-讲评”的流程运行,这个过程也是战时状态的运行模式。这个流程始于计划,即在地面上完成任务规划及做出一些决定,加快在飞行中决策制定。任务规划的目的,就是解决战术问题。当大国竞争时,空中战场变得更加复杂,对地面任务规划的期望也越来越高,导致每次任务准备需要多套解决方案,以防飞行中出现主方案失效的情况,甚至需要解决任务规划长期无法匹配任务实时性要求的问题。
教员擅长教导空勤人员在可识别的战术环境中执行任务,就像是教会他们乘法口诀表一样。随着空勤人员越来越训练有素,他们期望解决的运算也相应地变得更复杂。这种模式培养了能解决可识别战术问题的空勤人员,但不足以让空勤人员在大国竞争中的不可识别战术环境中取得成功。
2.落后的训练会降低任务效率在历史上,经常会听到军事新闻中提到,参训人员按照塔台指挥员或导演组引导,发起行动,肃清对手等报道,这些脚本化明显、演习味浓郁。还存在着对峙或者领空、领海摩擦事件中,一方面是为了防止机组人员未经上级批准就决定交战而制定的严格交战规则,另一方面是僵化的指挥与控制体系,需要逐级请示汇报,致使友军陷入危险甚至间接地帮助了对手。
尽管这些飞行员接受过全世界最扎实、最贴近实战的训练,但是大国竞争中的复杂场景让训练有素的空勤人员都面临着模棱两可的情况。战争的迷雾使空勤人员无法清楚地观察到态势变化趋势或预判出预期结果。也就是说,在复杂、模糊的环境中,指挥与控制体系及空勤人员的决策过程可能会瘫痪。复杂场景使空勤人员的决策效率降低,超出了日常训练的强度,与强敌对抗压力激增,他们可能没有意识到有权力做出决定,他们觉得自己没有权力做出决定,需要一个高层指挥官来指挥行动。甚至有时候空勤人员能够做出正确的决定,但由于缺乏足够信心而执行不到位。
3.加强复杂场景下常态化训练要使空勤人员在这些情况下做出正确有效的决策,应该更加重视主动培养空勤人员的判断力,并提高对战略环境的认识,将其作为态势感知的基本属性。合理的战术决策核心在于快速收敛解题思路,如果训练只是在明确的环境中发展判断能力和精通技术,空勤人员将走不出在更复杂的环境中难以做出决策的这一情况。
LVC技术的成熟使复杂战场环境生成变得容易,可以将一系列独立战术问题汇聚成任务场景中真实面对的总体战术问题。在过去,大多数联合训练倾向于在过程中制造问题以产生不确定性,如教员通过增加机载系统故障、通信系统故障模拟任务风险或中途变更目标去训练应变能力。在将来,教官更多是通过营造敌对空中、地面威胁给参训部队带来任务风险,提高训练场景的设计水平。
复杂任务场景下的训练重点
1.“拍脑袋”和“动脑子”在《Thinking, Fast and Slow》书中,作者定义了大脑思维的两种模式。模式1自动且快速地运行,而模式2靠思考来解决模糊性问题。当人做个位数加减法时能脱口而出答案,就是典型的模式1在运行。当在做奥数题或者业余选手下棋时,这是使用模式2的一种表现,必须在决定和行动之前考虑各种可能。大脑的本性是更喜欢用模式1,当面对复杂情况,又无先例可参考时,大脑就会倾向于把这个陌生情况转变成一个它认为的类似情况。只有当不能凭直觉做出选择时,大脑才会使用模式2。这种思维模式虽然更慢更累,但最适合解决复杂问题。
在过去,一线更重视模式1的培养,通过积累专业知识或应用直觉的能力,从而确定方向、做出决策和快速行动。例如在特情处置时候就是牢记“保持飞机控制,分析形势并采取适当的行动,条件允许时尽快着陆。”为空勤人员理解如何处理紧急情况提供了一个模式1的基本模型。理论上应该能够通过主要在模式1中操作来做出快速决策,模式2仅仅是交叉检查模式1的结果。基于对态势的准确理解,迅速做出正确的决定,这与约翰·伯伊德著名的“观察-定位-决定-行动”(OODA)循环有关。谁能更快地适应不断变化的环境,谁就更有可能在战斗中取得成功。比如说飞机作战使用手册可能就是帮助空勤人员形成固定思维的一种工具书,使其拥有强大的模型库来解决战术问题。
一种典型评价军航空勤人员能力的指标体系包括两个方面,一是能用及时、有效的方式执行命令;二是飞行任务中对态势发生变化有领悟力和执行力。在作战任务中,迅速做出准确评估和良好决策的能力至关重要。尽管快速决策很重要,但在某些情况下,也有很大的局限性和后果。对于在高风险、时间紧迫的环境中飞行的空勤人员来说尤其明显,即使是经验丰富的空勤人员也会遇到不太熟悉的情况。
2.模糊条件促进大脑发育
态势感知是空军训练模式大多数方面的关键要素,也将其列为评估的关键标准,充分说明了它的重要性。模糊场景的态势感知能力是训练中重要的变量,空勤人员应该通过对作战环境的深入理解来提高他们的态势感知能力。教员可以给空勤人员设计没有唯一解的情况,目的是提供一个发展判断力的机会,迫使空勤人员必须根据不完全信息作出艰难决定,进入模式2思维。在大国竞争中,“当面对X时,我应该做Y”这种公式化的解决思路非常难得。通过在训练环境中加入模糊和更复杂的内容,鼓励空勤人员更加重视思维过程和培养决策能力,确保他们的行动在任务中是有意义的。所以说,在训练中使用LVC技术引入复杂环境和模糊情况应该会改善空勤人员在整个飞行生涯中的判断力。
理技双融,协调创新
理论是科技创新的导航,科技是理论创新的翅膀。探索理论和科技融合内容、机制和手段,坚持理技双融研究任务训练,已经成为推进空战能力跨越的必由之路。战斗机飞行员培训都是围绕任务进行的。一方面,学员从飞行学院教练机开始的任务训练能更好地加深对空战的理解,这是提升战斗力的关键。另一方面,战斗机飞行员的飞行生涯大部分时间处于作战部队,日常任务训练主要集中在驻地的中队一级实施,所以训练大纲上改进任务训练是另一个重要切入点。
1.全新的训练装备2018年,美国空军与波音公司签订了一份价值92亿美元的合同,用于建造351架下一代教练机,主要用于训练当前最先进和未来战术飞机的机组人员。波音公司使用数字工程、开放式架构和其他创新设计技术,探索了快速、高效飞机开发的工程化路径。异地协调,预先钻孔,精确装配,无需垫片,安静总装,制造了世界上最相似的系列飞机。与传统飞机开发计划周期相比,T-7A首架工程质量提高75%、装配时间减少80%、软件开发和验证时间减少50%,节省了时间、简化了流程、提高了质量、减少了缺陷。高速计算的进步使波音公司能够比平时更早地进行计算流体力学分析并为飞机的设计师提供空气动力学特性。这将比使用风洞模型的典型流程缩短了7到9个月。在原型机阶段,仅用三年从概念设计到完成首次飞行,成为如何制造未来飞机的典范,其经验已经帮助研制了F-15EX和下一代空中优势战斗机。
T-7A的设计充分考虑了全寿命周期理念,整个数字工程使它很容易升级,满足未来很长时期的训练需求。从设计到制造使用的相同数据,包括技术出版物、飞行手册、服务手册一切都是数字化的。驾驶舱的10×19英寸宽的多功能显示器与F-35、F/A-18F、F-15EX相似,油门和操纵杆可按照战斗机重新配置。T-7A的模拟器是使用与飞机本身相同的工程数据构建的,并运行相同的操作飞行程序软件,使其能够轻松嵌入LVC训练功能。在未来,当飞机软件升级时,模拟器的软件将同步推送更新。其他飞机的训练设备通常会在飞机改造一两年后升级软件,从而在飞行员仿真训练与实际飞行训练之间形成鸿沟。由于需要在未来几年进行维护或改装,对于硬件升级,机务人员会发现飞机的所有部件都完全相同,因此无需调整就可以更轻松地装上飞机。总的来说,T-7A是一款非常接近于战斗机的高级教练机,是战斗机飞行员成长道路上重要的伙伴,是开展任务训练的重要载体。
空中教育和训练司令部(AETC)的T-7A教练机对于为新飞行员准备空战司令部(ACC)的作战训练至关重要。在将学员交给空战司令部之前,在T-7A上的训练将是基础,也是两个司令部的桥梁。ACC和AETC正在相互配合,以确保学员从初级培训顺利过渡到作战部队。
2.全新的训练理论
“重铸”(Reforge)计划是美军应对大国竞争对战斗机飞行员的训练改革,建立在新型高教机的基础上,目标是解决达到战备状态的战斗机飞行员短缺问题,使他们更快地达到使用第五代战斗机的训练标准,是美国空军飞行员生成模式的一次重大改革。使用教练机而不是战斗机能够全面训练飞行员,提供任务系统、显示器使用等培训,在作战部队中减少在战斗机上花费的培训时间。也间接地解决了F-22和F-35战斗机没有双座版本带来的不便,新飞行员可以接受坐在他们身后的经验丰富的飞行员指导。
当前的训练路径:(1)本科飞行训练(UPT),为期12个月。UPT毕业后,获得飞行员标志成为飞行员。每年约训练1400人,其中约有400人成长为战斗机飞行员。
(2)战斗基础入门(IFF),为期2个月,驾驶T-38C,由于UPT—IFF—到后面的FTU 需在不同驻地进行训练,学员转场安顿以及节假日等因素,导致完成IFF 一般最少可达8个月。
(3)正式训练单位(FTU),为期8个月,改装战斗机,主要是掌握战斗机的基本战术。
(4)任务资格训练(MQT),为期4个月。
(5)任务能力僚机(MR Wingman)。为期14个月。完成后,具备了实战能力。
(6)长机能力训练(Flight Lead Upgrade)。为期2个月,飞行员成为双机作战的长机。
在当前模式下,战斗机飞行员最长需要44个月才能够有资格有实战资格,成为长机最长需要46个月。
“重铸”对现有战斗机飞行员训练路径进行改革。一是优化UPT阶段(飞行员未来训练计划可能压缩到6个月完成,即PTN计划),二是取消IFF阶段,增加初始战术训练(ITT)。ITT使用全新高级教练机将飞行技能与战术技能相结合,从而进一步压缩并支持随后的FTU、MQT等阶段。在一些ITT架次中,穿插学习解决简单的如模拟武器发射、传感器使用等科目,作为改装战斗机前的预习,从而节省空勤人员进行任务训练和准备所需的时间。在当前,落后的高教机间接地导致训练周期长。
ITT主要内容包括:(1)通用技能。包括飞行性能、仪表性能及全天候条件训练。
(2)编队技能。相对于其他编队成员的机动能力,包括空中加油训练。
(3)系统管理。在正常和应急环境下操作和熟悉飞机所有系统。
(4)态势感知。快速处理在大量相关和不相关信息并完成任务决策(发现、定位、跟踪、瞄准、交战和评估
F2T2EA)。
(5)对空战术。包括空战机动,战术拦截,制空作战,以及视距内和超视距敌机威胁应对。
(6)空地战术。包括基本战术对地攻击(BSA),空中遮断(AI),压制防空(SEAD)和对地面移动和固定威胁的反应。
(7)武器使用。在白天、夜间和全天候条件下使用空对空和空对地精确和非精确武器。
(8)长机训练。双机及以上编队的导航以及初始空空和空面任务所需的战术领导技能。
按“重铸”计划进行的战斗机飞行员培训,培养时间理论上约可缩短12~18个月。从成本上看,教练机要比F-35等飞机低得多。F-35飞行一小时的成本在34000美元到36000美元之间。高级教练机理论上每飞行小时2000到3000美元之间,结合上高度相似的人机交互方式,因此性价比很高。
小结
大国竞争下,大国的工业能力快速增长,五代机产能持续提升。但培养飞行员的“产能”还是几十年前的状态,造成了飞机等飞行员的情况,这也是历次大战后期阶段的真实写照。空战训练的难点在复杂任务训练,人员成长的堵点在复杂任务训练。坚持面向战场、面向部队,空战训练转型既要有先进军事思想,也要有对先进技术的把握运用,是两者有机融合、综合集成再创新,才能有条件颠覆几十年不变的老训练流程。给一线部队配发一定数量的高级教练机,本身就是一件非常创新的事。大多数空勤人员在飞行生涯的大部分时间里都在进行延续训练课程,也就是空勤人员在驻地自己训练。使用LVC技术构建复杂任务场景把体系化对抗条件从靶场下放到了驻地,让空勤人员在这些日常飞行中磨练他们的战斗能力。
关键词:
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