飞行训练发展

以德国空军训练手段发展史为参考，鼎力创新科技提供全流程的飞行模拟训练解决方案。

"欧洲战斗机"(EF2000)训练环境

主作战基地级别

EF2000训练环境

ADPE级

附录:军事训练的新方法—分布式任务训练(DMT)

        考虑一项大型联合训练任务可以在不消耗任何燃料、不发射任何实际的弹药和不耗损飞机的情况下实施。在该任务中，飞行员可以在全天候条件下、不受约束地飞跃敌方领土。他们可以返回任务中的任一点，并重新开始。训练完后，他们可以借助于综合电子飞行后讲评功能来审查任务的所有方面。而且飞行员不用离开其本职岗位就能进行上述训练。

        在这种环境下，飞行员在具有与真实相关的传感器和视景数据库的高保真仿真条件的机组工作站中飞行。他们通过高性能网络与其他人控的复杂的计算机虚拟的参与者发生无缝交互作用。许多武器软件模型与实际外场使用的系统是相同的，只不过是采用面向对象的软件结构将这些软件宿驻于高性能分布式计算平台中。

        这就是分布式任务训练(DMT)。它是一种无缝的仿真基础设施，用于无约束的人在回路训练和部队在合成战场中联合预演。        过去，军事训练主要依赖于实体武器系统，这也是当时开展任务训练的唯一载体。同样，飞行训练也多依靠教练机来进行，期间采用的一些飞行训练器也主要是进行程序训练，如紧急情况处理、仪表使用等，目的是增加飞行员对其所驾驶飞机的熟悉感，以便在实际训练中有效地利用好有限的飞行小时。近几十年来，随着武器系统复杂性的不断提高以及和平条件下的军事行动占多数，采用实体飞机进行训练不但风险高而且也越来越不现实，从而大大影响了飞行训练的数量和质量。为解决这一问题，美军开始借助其先进的计算机技术和网络优势，推行分布式任务训练

1. DMT的定义、特点和技术挑战

        DMT是指由实况仿真、虚拟仿真和结构仿真共同组成的共享性训练环境，受训者可以个体或团体的方式进行各种层次的作战训练。例如，不同的受训者可以在不同的地点进行同样的训练，也可以进行内容完全不同的训练；可以自己独自地进行自行选定的项目训练，也可以进行团体间的对抗训练，即军事演习。在DMT环境下，受训者可以使用网络提供的任何一种武器或场景，实时互动地模拟各种复杂局面，逼真地展示各种可能发生的实战情形，从而为各军种从各自的专业领域或具体部署地参加综合演练创造了条件。所有这些，都有助于形成按需提供、实际自然的训练环境，并极大地打破资金、政治地理、实际技术条件以及组织调度等环节的限制，提高训练的有效性，减少与实战之间的差异。

        DMT训练具有以下特点：首先，它采用专门研制的先进的模拟器(驾驶舱)，并利用网络技术将许多模拟器互联，可保证训练的内容水平和质量标准。其次，它可同时向处在不同地域的几十名飞行员或坦克飞行员提供技术训练，使整个飞行中队或坦克营受益。该训练最大的优点是，不管学员所处地理位置如何，大家在同一时间内看到的都是同样的东西。不但节省了大量差旅开支，也大大克服了传统的单体式训练效率低下的弊端。另外，指挥人员和管理人员可通过虚拟传感器或语音广播网，随时了解训练情况，或通过自身的虚拟坦克或飞机访问学员正在面对的虚拟战场。尽管DMT尚不能完全代替实战演习，很多训练任务可以借助该方式进行先行演练，故可省去大量的时间和经费，并切实提高演习效率。总之，运营成本较低、高保真效果、全视景战场、摆脱了具体条件的限制、可方便地实现多军种的联合训练、信息沟通方便、数据收集与传播简便、训练任务设置快捷、训练成功率高、训练效果评价客观等，都是DMT的优势。

        但是，高质量DMT的实现并非一日之功，而是需要对当今的许多使能技术进行重大改进，大大降低这些技术的成本，并采用新的理念来开发这些技术。例如，尽管目前已经掌握了低成本、高保真的座舱技术，但若要在DMT中得到使用，则需要将其转化成可替代的武器系统，而不能只是象原来飞机的简单仿制品。此外，还应开发虚拟系统与实况系统的接口，视景系统和感示(cueing)系统必须充分代表受训者执行任务所在环境；网络化要求包括局域网(LAN)和广域网(远程网)。要可靠地联接世界上不同地点，网络安全问题也十分突出；网络接口单元(NIU)和仿真通信协议(如分布式交互仿真(DIS)和高层结构(HLA))必须扩展以容纳由成千上万个实体产生的海量信息和通信量；任务控制站、威胁系统和任务保障站也必须改进、实行统一标准才能向部队提供任务规划、协调和实施能力；飞行前指示(Brief)和飞行后报告(Debrief)能力必须成为系统的组成部分，以便使训练效果最优并解决安全问题。这些都是DMT提出的新的技术挑战，其基础技术包括3部分：通用计算机，宽带网和标准化的操作环境。

        现代化信息技术进步已为上述训练问题提供了经济可承受的解决办法，比如目前已将4机训练系统的成本从几亿美元有效地降低到1千~1.5千万美元。下一代DMT座舱设计技术要达到的目标是，既要像真实的飞机座舱一样处理信息和发挥同样的功能，又根本不需要采用任何飞机设备。其结果将获得与真实系统难以区分的低成本替代武器系统。训练环境将由多谱图像发生器、配有微型激光高清晰度目标跟踪装置的头盔式或小穹顶显示器、带有真实图像的实际数据库等组成。这类模拟器借助半自动式的任务控制站，实现相互间以及与任务规划系统的联接，由此促进网络化、任务预览、飞行前指示、飞行后报告和任务数据存档等。

2. 美军开发DMT系统的概况

        美空军在开发应用DMT方面处于领先地位。美国空军研究实验室与美军各大军种及工业界进行合作，共同开发DMT相关技术，并直接将过渡技术和改进的训练方法提供给军方用户。

        1998年，空军与波音公司签定了一个价值3.35亿美元的合同，专门为F-15开发分布式任务训练系统。该系统全部完成后，由分布在世界各地的14个训练站组成，每个训练站有4台训练装置，各装置全部与本地网或远程网相联。这样，46名飞行员可同时就同一个飞行任务进行对抗性训练。1999年5月第1套FDMT模拟器——F-15C训练器安装在埃格林空军基地；同年6月，又一套F-15C DMT安装在兰利空军基地。

        1999年6月，空军又与洛马公司签定了一项为期7年价值1.76亿美元的合同，专门为F-16研制DMT任务训练中心(MTC)。每个训练中心拥有2至4套训练装置，这些装置全部与本地网或远程网相联，使士兵沉浸于一种虚拟现实任务环境中，能够模仿F-16的编队和作战情况。训练装置的具体构成部分包括：模块控制设备，教学-学习站，主控制器和教练机控制器。训练程序中装入了关于飞机、航空和空气动力方面的所有数据，确保了训练器的可靠性。同时，洛马公司负责不断提供新的项目软件，以使该训练系统与飞机的更新情况保持同步。如通过洛马信息系统提供的数字化雷达地面图、MAVERICK导弹、LANTIRN传感器系统，可使F-16飞行员很好地磨砺其作战技能。F-16 DMT是由波音公司、SimiGon公司、科学应用国际公司(SAIC)、最好集团公司(Best Group Inc)和洛克西德·马丁公司的4个业务部门：战术飞机系统部、系统保障和训练服务部、Sanders部和战术防御系统部组成的联合工作组共同研制的，其中：洛克西德·马丁公司战术防御系统部是主承包商。F-15、F-16任务训练中心代表了新一代训练系统，DMT在美国空军基地已初具规模。该训练设备可以被部署使用，并可以与世界其它任何地方的模拟设备进行连接。美军当前采用DMT的高优先武器系统有：A-10、F-15E、F-16第40批、E-8、F-22、JSF、EC-130H ABCCC和RC-135；中度优先的武器系统包括：F-16第30批、F-117、B-1、B-2、B-52、EC-130E。到2006年，美战斗空军CAF(包括欧洲和亚洲)中所有高优先和中度优先的系统都将引入DMT。

        美国陆军的仿真、训练和仪表司令部(STRICOM)正在为地面部队开发一套DMT系统：近距作战战术训练器(CCTT)系列。该系列提供一种进行模拟作战的作战区域，该区域不受和平时期的安全或环境限制。每个乘员在战斗中提供人在回路的干预。CCTT系列中地面模拟器包括M1坦克家族、M2/M3战车、FIST-V、野战炮和防空平台；飞行模拟器包括：侦察和攻击直升机。主要的CCTT单元能模拟营或旅一级总部。

        这些单元单独利用虚拟敌人和其他友军进行训练，然后联接起来进行团体训练。大多数装置安装在卡车拖车上，以便能随部署的部队一起移动。这些装置可以与CCTT主要单元直接相联，或借助通信网络与其相联。由于这些装置移动能力强，使得美国陆军在训练时如同实战，并能够在战区内进行训练。借助于CCTT，部署在巴尔干半岛(Balkans)和中东的维和部队能够与美国本土的战友一起进行训练或战斗预演。

        CCTT的主要单元包括：(1)航空诸兵种合成战术训练器(AVCATT)—一种用于个人和机组军备训练的分布式交互、网络化仿真系统，它由AH-64武装直升机，RAH-66、CH-47、OH-58D和UH-60系统，代表指挥、控制、通信和情报(C3I)、战场服务保障的模拟器工作站以及复制敌军和友军的半自动军队组成；(2)火力支援诸兵种合成战术训练器(FSCATT)—提供野战炮兵部队的团体训练。它采用闭环模式训练野战炮兵射击组，给出熟练程度反馈，节省了油料和弹药，并确保与其他诸兵种合成战术训练器(CATT)系统的互用性；(3)诸兵种合成工兵战术训练器(ENCATT)—用于工兵部队训练与指挥，控制、机动性、反机动性和生存性有关的团体工作项目。它由能复现战斗工兵车/M1扫雷车(Breacher)、装甲车架设的桥梁/重型两栖桥、M9装甲战斗地面牵引车、D7G推土机和工兵运载工具的交互式模拟器构成；(4)诸兵种合成空防战术训练器(ADCATT)—用于短距防空部队训练与支援机械化部队有关的团体工作项目。它由“复仇者”或M2“讽刺者”装甲战车构成的机动排装置构成。模拟器工作站扮演前方防空指挥与控制网。

        美国海军也制定了分布式任务训练总计划，该计划的第一步就是委托L-3通信公司的链路仿真与培训分部(Link Simulationand Training Divisions)开发F/A-18C的DMT。2002年12月18日，海军航空系统司令部位于奥兰多的训练系统分部拨给L-3通信公司价值3.39亿美元开发第一套F/A-18C DMT系统的合同，最初的F/A-18C DMT设备将在Link公司的阿林顿建造和综合，并交付给位于弗吉尼亚州的海军航空站Oceana。第二套F/A-18C DMT设备对安装在加利福尼亚的海军航空站Lemoore。海军可对将要安装在加利福尼亚的海军航空站Lemoore的第二套F/A-18C DMT设备进行训练项目的选择。F/A-18C DMT系统将由四个高保真联网的训练器组成，这些训练器将能使飞行员首次作为训练部队的一个分队在实时的模拟环境中培训。这种分布式环境反映了未来战场多种部队联合作战模式，网络化的F/A-18C模拟器将为师级模拟训练提供集合战术训练，为海军实现机群培训做出了重大贡献。

3. 美空军F-15C战斗机的分布式任务训练系统

        F-15C作战部队是战斗空军(CAF)中第一支引入分布式任务训练(DMT)先进模拟器的。这些模拟器具有座舱控制、显示、航电、武器系统、地面操纵和飞行模型。还可以选择发动机类型，以匹配飞机技术状态的变化。模拟器座舱具有全视场(FFOV)视景显示器，提供一种覆盖横向360度、纵向135度座舱外视景。显示器甚至能影射出F-15机翼和垂直尾翼的图象。飞机机群能提供充分的方位和距离线索，使其能够与2海里外的僚机编队飞行，将来还将包括一种具有夜视镜(NVG)训练能力的夜间模式。地形特征能复现从标准防御地图机构产品和服务中导出的局部飞行区域或其它选取的真实区域。该合成环境不但向飞行员提供视景输入，而且提供操作F-15C所有航电和武器系统所需的通信、导航和电子输入。

        该先进的模拟器宿驻在任务训练中心(MTC)。分别位于埃格林空军基地和兰利空军基地的F-15C MTC各有4套模拟器，可以单个运行，或联结进行两机、三机或4机飞行。

        波音公司为F-15C分布式任务训练系统提供了主要的技术和设备。波音F-15C DMT系统包括飞行员工作站、视景系统、教官/学员工作站(IOS)、威胁工作站(TS)、战术环境、飞行前指示/飞行后讲评工作站(BDS)和网络几部分。

3.1视景系统

        波音公司提供的视景综合显示系统(VIDS)是一种用于空-空和空-地应用的全面的、经济有效的视景系统方案(显示、成像和数据库)。VIDS将商用成像和数据库、视景系统控制器、高分辨率目标投影系统和视景显示系统综合起来，便于用户选择基线布局、图象发生器(IG)、数据库和满足其仿真和训练要求的选项。VIDS具有216度和360度视场两种配置，并附有另外的选项。VIDS具有如下独特特点：

        视景系统控制器(VSC)设计将VIDS投影仪和IG系统综合到一个单一主计算机界面内。

        显示明亮和强对比度能力可用于白天和夜间训练演习方案。

        为匹配多种飞行员工作站布局可剪裁屏幕设计。

        无缝的平板屏幕设计消除了视场间多余的黑暗区域。

        紧凑的脚印提供最大程度的设施兼容性和需要最少的设施改进；可以安装在硬表面地板上或突起倾斜的地板上。

        波音的视景系统方案包括收集数据库产生的原始数据，利用波音的WorldGenTM快速数据库生成系统创建数据库，运用综合运行时间软件在最新PC基硬件上运行此数据库，并在波音VIDS上显示。该视景系统总体方案为用户提供了全面综合的系统，易于维护，而且可以较低的成本、按照最新的商用(COTS)PC技术进行全面升级。

3.2 教官/学员工作站(IOS)

        教官/学员工作站(IOS)是波音公司开发的通用环境，由再使用/可扩展软件框架、再使用/投影可配置部件库和供PC平台使用的面向对象的API构成。该通用IOS开发环境已被多种训练系统使用和细化，如F-15C CTSS DMT训练器，T-38作战飞行训练器和部队训练装置，AH-64D长弓机组训练器、全任务模拟器以及可野战部署的模拟器。目前，该通用IOS正被应用于长弓集体训练系统的IOS开发，并作为长弓维修训练设备开发IOS的基础。

        (1)训练演习计划和设置

        教官/学员可以利用演习方案生成工具(SGT)计划训练课程。通过设置本机初始条件(如地点、燃料载荷和武器载荷)和环境条件(如视景数据库、时间和日期以及天气条件)、以及威胁环境的初始条件和属性，SGT可以提供训练课程副本。SGT创建一个初始条件文件，然后把它复制到IOS中。在IOS，教官/学员选择一个训练演习用的初始条件文件，作为具体的训练要求，或经修改后作为具体训练要求。初始条件与来自数据传输磁盘或虚拟磁盘的任务数据联合使用，提供战术训练演习。采用预先设置的演习方案便于教官选择或重复特定的工作项目，为训练提供持续性。为特定演习方案的预演和部署形势作计划与此能力兼容。

        (2)训练演习

        IOS通过局域网提供广泛的监督和评价学生在训练器上表现的能力。IOS采用多台监视器/虚拟桌上型电脑和多种窗口设计，最适合于按照教官的喜好提供最大的使用灵活的桌上型电脑空间，并按照所完成的训练类型进行剪裁。

3.3 威胁工作站(TS)

        波音的威胁工作站(TS)是一种PC基训练系统，可提供对参与 DMT任务演练/演习方案的模拟飞机的实时、人在回路控制。F-15C TS借助分布式交互仿真(DIS)协议可以参与当地训练和远程训练。该系统宿驻于一个小型压缩磁盘中，易于重新部署；它还可以设定成一个独立的战术训练器。波音威胁工作站也作为F-16MTC分布式任务训练器项目的一部分。

        TS中包括两个监视器，由两台PC驱动。其中，一台PC驱动改进的座舱外(OTW)演习方案显示。该改进的OTW采用真实的、有织纹的、开放式飞行格局，视景数据库和有织纹的实体视景模型。目前，F-15CTS支持4种特定的真实区域，还可以增加新区域。OTW视景与F-15C全保真飞行员工作站视景OTW完全相关。它还提供了天气仿真和特殊效应(如导弹轨迹、爆炸等)。用户还可以选择普通地面飞机代替视景数据库作为OTW视景。这样便于飞行员快速输入一项任务，而无需等待加载数据库。OTW还在OTW视景上添加了一个F-15C平显特写。在OTW/HUD显示器上还提供战术形势显示(TSD)，由用户控制激活。这种自顶向下观察仿真环境的方法便于操作员增加对OTW/HUD视窗之外态势的感知。实体包括其它飞机、箔条(干扰物)、照明弹和导弹以及表面实体(如舰船和地对空导弹地点)。另外，TSD上还能显示本机航线点、标志点和原点。

        第2台PC驱动下显(HDD)。一台多功能显示器，style bezel安装在HDD屏幕上，具有全面多功能性。Bezel由21个按钮开关组成，使操作员可以选择多功能显示页，拨动安全与准备发射之间的主武器开关。HDD还包括MFD图形，战术电子战集(TEWS)，垂直形势显示(VSD)、和F-15C飞机其它基本仪表。图形显示与在F-15C飞机中显示给飞行员的一样。

        高保真仿真的手握油门和操纵杆(HOTAS)给予操作员所有与真实F-15C HOTAS同样的感觉和功能。HOTAS上的全部开关具有与F-15C飞机上完全相同的功能。无线电和机内通话装置等通信系统为F-15C TS与参与DMT DIS网络的其它有人工作站之间提供网上语音通信。飞机无线电仿真借助窗口对话框为操作员提供与G-15C飞机同样的控制界面。

        听觉线索、语音警告和音调与F-15C飞机上的完全一样。操作员可以选择头戴式耳机或PC音卡和扩音器播放这些声音。

        在任务训练过程中，F-15C TS操作员可以作为F-15C或敌方飞机(如MIG-21、MIG-31、F-4E、F-14A、SU-27等)参与训练。目前，F-15C TS支持32种飞机类型。当作为F-15C飞机参与训练任务时，提供给操作员的控制、HUD和HDD显示与F-15C飞机上完全相同。当作为其它类型的飞机参与训练时，提供给操作员能够与该种飞机相匹配的同样的F-15C控制和显示。例如，HOTAS扳机激活F-15C飞机上的枪炮。如果操作员正在飞F-14A飞机，而且已使枪炮上膛，拉动扳机激活F-14A枪炮。飞机系统与F-15C控制和显示相匹配性为F-15C教官和飞行员用户提供了熟悉的操作员界面。另外，模拟飞机性能和武器能力符合真实飞机的性能和能力。F-15CTS还与波音的Big Tac威胁环境接口，以控制计算机产生的(构造仿真)机载威胁，便于在一种高保真机组工作站中，教官通过人在回路控制威胁与学员的交互，从而增强训练效果。随着任务的进展采用一种图形化的自顶向下的任务视窗，F-15CTS操作员能明显感觉到接替控制过程中的握手动作。一旦操作员接替了对实体的控制，他可以选择重构该实体的武器储备，或将该实体换成另一机种。这种图形化的自顶向下的任务视窗表达方法还允许用户建立一种飞机，而不必接管现有飞机。波音还开发了故障诊断软件，为该训练设备在外场使用维修提供保障。所有诊断都是图形化的，可以快速找到出问题所在。

3.4战术环境

        (1)Big Tac战斗环境服务器

        Big Tac是波音为满足合成作战环境需求所提供的训练服务现成方案。Big Tac提供了一种包含学员的全部传感器和武器激励的战术演习方案(演习方案)。实体性能和行为是由数据驱动的，这样使Big Tac成为一种灵活的和健壮的系统，可以按照用户要求进行定制处理。

        Big Tac是为美国空军前线战斗机的分布式任务训练系统提供动力的威胁系统。它允许在一种综合威胁环境下准确训练超视距外(BVR)空-空武器、近距作战(CIC)、ECM设备和空-地制导和非制导武器的使用。自1999年中投入埃格林空军基地和兰利空军基地的F-15CDMT中心使用以来，已证明Big Tac是一种可靠的战术任务训练设备，被纳入16套有人模拟器中(8套飞行员工作站+8套威胁工作站)。Big Tac还为2002年投入使用的F-16 DMT中心提供威胁环境。

        Big Tac采用VME PowerPC基结构，可以与分布式交互仿真(DIS)或高层结构(HLA)通信协议接口。基本系统包括一个包含各种威胁和武器模型的非密级威胁数据库。这些模型可被用做为按特定训练要求扩展和用户化的模板。可以利用库维护工具对威胁方采用的性能数据和战术条令进行修改。该数据所包括的是一个发射机和信号综合表达式，可以用于激励高保真座舱航电模型。

        演习方案生成工具(SGT)提供一种图形界面，帮助定义和计划训练任务。SGT是一个点、拖动和敲击PC的应用程序，使用户能够快速制定演习方案，存起来留待以后使用。任务制定者被赋予广泛的控制权利，可用于影响任务期间的实体属性。制定的演习方案应带有不同程度的难度，以便进行适合于各种熟练程度的飞行员(从新手到王牌飞行员)的训练。

        (2)Big Tac软件特征

● 威胁

    -空中

    -地面固定

    -地面移动

    -海面

● 武器

    -导弹(空/空、海/空、空/海)

    -炸弹

    -火箭

● 发射机/传感器

    -火控

    -搜索

    -采集

    -早期告警

    -武器

    -雷达告警

    -红外

    -导弹接收机

● 信号环境(参数)

● 与DIS或HLA的联网

(3)态势感知观测仪(SituationalAwareness Viewer)

基于PC的隐身观测仪在DMT训练期间提供对威胁行为和表现的图形观察结果，包括当前电磁辐射的详细信息。另外，该工具给用户提供了许多能动态改变威胁行为的实时控制能力。

(4)Big Tac产品特征

软件

-Big Tac实时软件

-演习方案生成工具

-库维护应用程序

-态势感知观测器

-非密级威胁库和文件

硬件

-VME机架和PowerPC板

-PC、监视器、键盘和鼠标

-集线期、开关盒和电缆

文档

-用户手册

售后服务

-交付和安装(包括)

-维修保障(选项)

-Big Tac用户训练课程(选项)

-威胁程序员课程(选项)

3.5 飞行前指示/飞行后讲评(BDS)

        作为DMT整体环境的一部分，波音交付飞行前指示/飞行后讲评(BDS)工作站。BDS工作站能够支持在每个训练地的训练，也支持所有训练地的联合训练。

        BDS是一个奔腾计算机系统，采用Windows NT操作系统。BDS系统的飞行前指示部分提供一种计算机产生的计划任务的图形化视窗，包括飞行员生成的任务/训练规划数据。BDS的飞行后讲评部分提供一种计算机产生的任务/训练重放和事后审查能力。如果不用于飞行前指示或飞行后检查时，BDS能够接收来自IOS的技术状态输入，提供对所选择任务/训练的实时视窗。

3.6网络化

        网络是DMT的中枢，以DIS和HLA为驱动程序，提供生成现实的、能够支持整个分布式任务训练系统的高保真环境所必需的通信系统。受网络支持的DMT系统包括：飞行员工作站、威胁工作站、BDS、视景系统、战术环境以及由教官/学员工作站控制的其它系统。网络部件支持物理上分开的、网络化(局域网或远程网(广域网))的任务训练装置，波音公司为F-15C DMT、C-5、C-17、KC-10和阿帕奇等的训练器提供了网络。

        网络在仿真实体、控制器和观测器之间提供互用性，无论位于近距或地理上分布各处，都具有所要求水平的仿真功能。网络还提供支持仿真的管理功能。

        网络系统提供进行当地和远程任务训练所必需的视频、音频和数据通信。典型的DMT网络如图1所示。网络系统部一般由下列部件构成：

        分布式交互仿真(DIS)驱动程序(engine)或高层结构(HLA)驱动程序和用户消息协议(UMP)

        分布式任务训练网络

        虚拟备板

        网络时间服务器(NTS)，网络

典型的DMT网络

“按照战斗中拟用的方式进行训练”，是开发DMT系统的总体指导思想。它意味着训练是战争在和平时期的一种显现，训练系统必须真实展现战争的全面性和综合性，而不能仅限于个别系统的单独模拟。从这个意义上讲，DMT代表着未来军事训练的总体发展趋势。