2020年8月，美空軍參謀長查爾斯·布朗在名為“加速改變或失敗”的演講中指出，要更快地將作戰能力交給部隊，否則將無法保持美空軍的全球主導地位。傳統意義上的軍備競賽更多指向了裝備建設方面，以裝備的升級換代和批量生產為典型代表。這種不平衡的發展導致新裝備和現有的訓練技術直接出現了“代差”，即訓練技術不能全面支持裝備去發揮能力。這種情況也出現在日常生活中，典型例子就是老同志們往往擁有高端旗艦手機，盡管軟硬件性能優勢明顯，但由于使用不熟練或者眼神看不見，發揮的效能一般比不上使用廉價手機的學生黨。近些年，美空軍作戰測試訓練基礎設施（OTTI）升級更加關注“合成”，也就是指加強了虛擬和構造仿真應用。這種發展特點一方面彌補當前裝備體系面臨的訓練能力差距，另一方面也是隱蔽其下一代裝備研制，讓其部分作戰試驗變得不再可見。

一、大國競爭下訓練體系結構的演變

美空軍總部負責作戰的副參謀長兼訓練和準備辦公室（AF/A3T）長期在作戰訓練基礎設施（OTI，有時也稱OTTI）方面制定投資計劃，以便更好地模擬未來作戰環境中的作戰行動，為戰斗機飛行員提供一個能夠充分代表大國挑戰的訓練環境。美空軍綜合測試和訓練能力須跨越多代飛機和相關訓練系統，以便在無縫連接的虛實環境中進行高保真的測試和訓練。

OTTI中的要素主要包括訓練系統/模擬器、靶場、空域、威脅環境生成器、假想敵部隊、嵌入式訓練能力、體系支撐、網絡安全、吊艙/武器系統接口設備、演習演訓活動等。

對OTTI優先事項的描述主要是能力升級，每種能力等級的定義不公開，但從新聞采訪中可以判斷4級能力基本上是具備復制等威脅的能力。OTTI優先事項包括以下8個方面：

（1）合成（指仿真）能力升級到4級：為航空兵和太空軍部隊升級到4級合成訓練能力。空軍生命周期管理中心架構與集成部門（AFLCMC/XA）在努力牽頭，但需要大量的行業共同參與。將在2022財年獲得支持，資金來源于未來幾年國防計劃（FYDP）。FYDP每年編制一次，通常在規劃、計劃、預算和執行（PPBE）過程的規劃階段完成。

（2）內華達試訓靶場(NTTR)和阿拉斯加靶場綜合體(JPARC)升級到4級：NTTR高級雷達威脅系統（ARTS）部署V1和V2版本，后續優先考慮部署ARTS V3。計劃中威脅系統的詳細信息沒有公開。一般而言，這些系統將代表地對空導彈系統威脅、干擾器以及潛在的主要對手使用的其他綜合防空系統。升級到4級威脅能力的資金已落實。

（3）6個主要訓練靶場（PTR）升級到3級：為6個PTR提供資金升級ARTS V2。升級到3級威脅的資金已落實。上述靶場（含NTTR和JPARC）的現代化改造主要是為了確保精英部隊（Pacing unit）具有日常頻繁使用3級現場訓練環境的機會。在這些升級后訓練靶場附近基地的戰斗機中隊將能夠每天進行高級訓練。

2019年AF/A3T列出的靶場優先級（美空軍圖片）

美空軍投資策略將目前30多個靶場內的分散投資轉變為更小范圍內的集中投資。AF/A3T除了制定靶場升級優先級外，還為每個靶場升級所需研發內容和采購成本進行了初步估算。AF/A3T估計，研發威脅系統所需的成本約12億美元，該價格不包含最終部署系統的價格。NTTR和JPARC兩個靶場將升級為最先進的能力，以支持大規模部隊演習。AF/A3T估計為這兩個靶場采購設備升級將耗資約10億美元。

（4）虛擬測試訓練中心（VTTC）升級到4+級：為高級訓練和戰術開發繼續完善設施。

（5）優化空域：與FAA協商動態空域測試試點，優化空域以支持3級以上的訓練。美空軍已為動態空域測試試點提供資金保障。

（6）優化假想敵部隊（ADAIR）：與空戰司令部（ACC）合作，匹配當前計劃提供符合部隊要求的敵方空軍，確定ADAIR質量和數量方面的要求。同時啟動ADAIR-UX計劃，該計劃是無人平臺、自主性、網絡/數據鏈路、人機界面、傳感器/射頻發射器五個技術組件的集成。用無人駕駛、半自主敵機增強ADAIR陪練能力，與此同時讓美空軍熟悉自主裝備的操作使用。在自主平臺使用中探索建立作戰概念（CONOPS）、技戰術程序（TTP）和信心，最終加速未來自主裝備如期進入美軍作戰體系。

（7）研發混合訓練：與海軍對接其研發完成后的成果，促進海軍和空軍生命周期管理中心模擬器部門（WNS）會面，探討未來演習的分布任務作戰（DMO）應用。目標使混合能力達到4級訓練環境。

（8）定制賽博網絡環境：在2022財年之前將聯合信息作戰靶場（JIOR）交付到ACC。另外將網絡測試和訓練范圍（CTTR）升級到4級。

二、當前模擬器大規模運用的問題

隨著大國直接對抗的可能性增加，美國防部加強了對聯合作戰訓練能力的支持力度。當前的訓練方法和能力受到靶場容量不足、威脅復制不準和戰術安全泄露的限制，不符合復雜戰場高端訓練的要求，未來大部分高級訓練或許遷移到合成環境。在OTTI優化事項中，美空軍除了對傳統物理靶場的升級外，還重點加強了建模與仿真技術的融合應用。

美空軍參謀長查爾斯·布朗是建模與仿真技術的積極推動者，正在考慮擴大該技術的使用范圍，以實現更廣泛的訓練戰略轉型。美空軍已經將虛擬、增強和混合現實技術納入其本科生飛行員訓練和維修訓練中，同時正在仔細權衡當前建模與仿真技術的真實能力。美空軍長期使用模擬器開展飛行員飛行訓練和任務訓練。AFLCMC是美空軍模擬器的管理部門，新機模擬器的開發工作由AFLCMC型號項目辦公室指導工業部門開發，在研制過程中作為型號專有產品，往往不考慮跨型號的互操作性需求，在研制過程還要實時集成空軍實驗室人機功效部門研究完成的先進訓練技術。模擬器研制完成后，交付給AFLCMC模擬器部門（WNS）管理，該部門管理美空軍75個項目的2383臺模擬器/設備。盡管美空軍擁有數千臺模擬器和訓練環境，但在設計之初沒有考慮模擬器、訓練環境的標準規范，計算機系統和軟件不能夠交換和使用其他模擬器的信息，達不到訓練靈活性要求。所以，美空軍針對此問題開展了系列工作增強其模擬器之間的互操作性。

三、模擬訓練的內在聯系

在OTTI的合成測試訓練能力方面，美空軍為了達到某個目的，做了一系列的事情（LOE），包括以下幾個方面：

（1）合成測試環境：持續開發聯合仿真環境（JSE），該仿真環境用于F-35及其他新機或改升級進型號的開發測試與作戰試驗。

（2）通用合成訓練環境（CSTE）：正在進行設計開發工作。

（3）模擬器同步和分布式訓練：該工作是延續性內容，通過現有技術能力繼續支持模擬器訓練和分布任務作戰（DMO）聯網工作。目前部署的模擬器及其網絡通常是專用的，不支持高端、多領域培訓的性能需求。合并作戰空軍（CAF）和機動空軍（MAF）分布任務作戰標準，以創建全空軍的DMO標準。

（4）模擬器通用架構要求標準（SCARS）：目標將傳統專用模擬器轉換為政府所有的模塊化開放系統體系結構。

（5）政策研究：通過機制研究解決長期存在的“煙囪”發展問題。

以上五個方面共同構成了美空軍仿真訓練的核心。目標是創造一個合成環境，構建一個變化更新的生態系統，使訓練系統能夠更好地聯系在一起，可隨時應對新出現的威脅，使空軍能夠更好地在所需水平上訓練大量飛行員。

美空軍未來戰略是從技術上和編程上將“數字飛機模型”（Aircraft In a Box,AIB）與合成環境（Synthetic Environment,SE）分離。利用JSE中F-35飛機AIB在功能和模塊化框架的成功經驗， 最大限度地復用和定制OTI。在此發展戰略下，框架最終狀態會分成AIB和SE兩大部分獨立發展，中間的網絡交互依靠DMO實現。其中SCARS是實現AIB的基礎。為了實現以上目標，需要在條令、組織、訓練、物資、領導和教育、人員、設施和政策的一致性（DOTMLPF-P）以及持續的資金投入。

如何利用數字化更好的支撐仿真訓練一直存在爭論。美國防部和空軍的愿景都是用建模與仿真技術標準支持國防領域的互操作性和標準化，盡可能采用商業、工業和開放標準，代替政府制定標準。這一過程中主要的挑戰是要有能力模擬整個空軍作戰過程，讓空軍仿真訓練真正進入“游戲行業”，也就是多人網游的功能，這一變化需要解決聯網、封閉系統和專用任務等問題。

為了加強模擬器頂層設計，解決系統間缺乏通信的問題，主要工作是確保SCARS和CSTE架構兼容。SCARS標準（政府參考架構）指導 CSTE的設計，在CSTE的設計過程中迭代SDK工具，供第三方開發人員在使用特定框架或平臺生成應用程序時使用。最后基于成熟的SCARS在標準化新研模擬器的同時不斷改進升級現役模擬器。

四、模擬訓練的主要行動

1.模擬器通用架構要求標準（SCARS）

2016年，美空軍創建了模擬器通用架構要求標準（SCARS）計劃，目標規范其模擬器平臺的要求，并將全國各地的模擬器站點與奧蘭多的“核心”安全運營中心連接起來。據美國防部宣布，該計劃包括了模塊化、開放系統架構，以及一套空軍模擬器通用標準。SCARS 將規范模擬器的通用性要求，使美空軍能夠更好地管理其模擬器、改善網絡安全并加強訓練。合同周期為10年，于2021年啟動，到2030年6月結束。

通用技術標準是眾多系統組件之間互操作性的關鍵要素。因為現役模擬器已經在技術上落后，且技術狀態和完好性不一致。通過網絡遠程統一維護升級是維護“生態”的關鍵，也是應用開發的優先事項，實施一系列必要的網絡安全控制。2021 年 11 月，位于奧蘭多的一支美空軍團隊對亞利桑那州戴維斯-蒙森空軍基地的A-10模擬器通過網絡進行了漏洞掃描，這也是對空軍模擬器的首次遠程執行漏洞掃描。未來的目標是用SCARS連接和集成美空軍位于世界各地的模擬器站點。

這次成功經驗是SCARS的重要里程碑，證明設計的可行性并具備大規模推廣應用架構和標準的條件。美空軍為了滿足空軍參謀長查爾斯·布朗將軍“加速變革”的戰略指導要求，更準確、更真實的支撐訓練，正在努力縮短仿真軟件更新周期。AFLCMC的C-17的模擬器每年都有更新。與此同時，該部門也正在研究人工智能和虛擬現實（VR）在其訓練系統中的作用。F-16訓練系統項目在向基于云的環境和VR模擬器發展。F-35訓練系統項目也在考慮減少飛行員的實戰訓練時間，并將更多的時間轉移到模擬器上，以降低維持成本。另一方面，采用SCARS通用標準將減少審批文件（ATO），減少訓練系統授權官員的數量。

2. 通用合成訓練環境（CSTE）

中隊級單位為了活動強大/持久的綜合訓練能力，支撐對等/近對等沖突條件下的戰備活動，需要有能力每周/每月在常駐地進行合成高端訓練，而不是每年進行幾次現場演訓活動。當前，威脅環境的技術更新周期時間表不確定，而且往往趕不上主要對手的能力變化速度。換句話說，目前模擬器使用的合成訓練環境不能“升級”到A2/AD狀態。除了有助于空勤人員提升之外，這種合成環境也將給指揮官一個全譜系任務準備、計劃、執行、講評并“綜合”決策的選擇。

為了解決這些不足，美空軍OTTI正在計劃開發通用合成訓練環境（CSTE）。美空軍于2021年10月舉辦CSTE工業日，將在2022財年活動資金支持。該環境可以承載高保真的計算機生成部隊能力，將當前模擬器從數十種專有環境中分離出來，重組為一個以數據為中心的模塊化開放系統，再對現役模擬器的合成環境更新替代。CSTE改變數據架構和降低基礎設施獲取風險，提供一個平臺無關的分布式合成訓練環境，能夠隨時與其他軍兵種和盟軍訓練系統集成和互操作，解決當前一系列OTTI差距。n

未來該環境需要能夠以小時或天的順序進行更新，而不是以月或年的順序進行更新。CSTE的更新方式與智能手機更新軟件的方式相同，將允許操作系統推送更新和新應用程序。雖然這個解決方案似乎是目前最好的辦法，但實際實施起來并不容易。這將需要國防工業行業和互聯網行業的積極參與，由政府成立一個行業聯盟共同探索出在同時存在大量非專有和專有模型，又要同時滿足多級安全需求的前提下，如何通過模仿當前智能手機中類似的功能來避免潛在的挑戰。

CSTE將與傳統飛行模擬器解耦（美空軍圖片）

五、小結

美空軍發現長久以來輕車熟路的訓練方式面對對等/近對等威脅來說不再是行之有效的路徑，在一個不相關、不現實的威脅環境中訓練是在自欺欺人。所以要更新上世紀90年代的訓練技術能力和訓練管理方式，以滿足2020年的全新需求。在大國競爭模式下，OTTI的持續升級是裝備建設主線外的提升戰斗力的重要方式。一方面在裝備發展的同時“預置”好訓練條件，更有利于戰斗力生成。另一方面是在進入有剛性任務節點的備戰狀態時，更需關注訓練技術這種“臨陣磨槍”的軟實力，同步統籌“升的快、產的足、修的好、玩的溜”。模擬訓練和虛實結合（LVC）方式的應用成為了各軍事強國的發展方向，通用技術標準、通用合成環境的應用有助于提升訓練的靈活性、真實性、經濟性，在此類環境中模擬出部隊在實戰中可能出現的真實反饋。限制模擬器或者仿真訓練發展的不僅僅是技術問題，更多的是管理問題，趁著不良資產還沒那么重的時候，早發現早治療，由行業國家隊帶來游戲企業投入到此領域，避免日后病急亂投醫。

審核編輯：郭婷