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何曉驍 ¦ P5老矣？——美軍征集P6空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)的方案

 ThinkfunQd 2020-02-11
從2019年11月到2020年1月期間，美國P5空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)（P5 Combat Training System，P5CTS，簡稱P5）的主承包商美國立方體公司（Cubic）在其官網(wǎng)連續(xù)發(fā)出了三個(gè)關(guān)于P5空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)的交易信息，包含美空軍的采購以及軍貿(mào)訂單。此外，美空軍在2019年8月發(fā)布了下一代P6CTS的信息征詢書（RFI），征集關(guān)于下一代訓(xùn)練吊艙的建議書，并要求在2030年前用下一代的P6CTS替換目前廣泛使用的P5CTS。 

掛在F-16戰(zhàn)斗機(jī)翼尖上的P5吊艙（美空軍圖片）
一、P5仍然炙手可熱
2019年11月，立方體公司獲得美空軍的 P5空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)合同，該訂單包括美空軍自用的機(jī)載子系統(tǒng)（吊艙），以及用于軍貿(mào)的吊艙和相關(guān)地面子系統(tǒng)；2019年12月，立方體公司與BAE系統(tǒng)公司簽訂合同，為“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)的出口型提供整套P5系統(tǒng)；2020年1月，該公司獲得韓國空軍提供P5系統(tǒng)的合同，也是P5首次在東北亞交付，為韓國、美國和其它聯(lián)合部隊(duì)提供了高保真對抗的機(jī)會(huì)。
來自美空軍的大訂單證明了P5系統(tǒng)持續(xù)提供的訓(xùn)練價(jià)值，其實(shí)時(shí)空對空、空對地武器模擬和實(shí)時(shí)評估，以及實(shí)時(shí)監(jiān)視、任務(wù)數(shù)據(jù)記錄功能，提供了高保真的實(shí)時(shí)戰(zhàn)術(shù)任務(wù)訓(xùn)練解決方案，增強(qiáng)實(shí)時(shí)訓(xùn)練和任務(wù)后講評的效率。
如今，在全球范圍內(nèi)使用了超過2000套P5吊艙和相關(guān)地面系統(tǒng)，加強(qiáng)了美國及其盟友的空戰(zhàn)訓(xùn)練能力，提升了訓(xùn)練的對抗性和復(fù)雜性，幫助飛行員適應(yīng)更加先進(jìn)裝備的威脅。P5的使用范圍從聯(lián)隊(duì)級(jí)的本場訓(xùn)練到大規(guī)模部隊(duì)訓(xùn)練演習(xí)（如“紅旗”）等，美軍希望P5系統(tǒng)不斷進(jìn)行能力演進(jìn)，支持美空軍能維持訓(xùn)練能力到2030年以后被P6系統(tǒng)替換。
二、美空軍對P6的要求
1. P6系統(tǒng)頂層需求
在2019年8月發(fā)布的信息征詢書是為了支持在美國佛羅里達(dá)州埃格林空軍基地的靶場系統(tǒng)部（AFLCMC / EBYC）進(jìn)行的需求調(diào)研，目標(biāo)替代P5CTS系統(tǒng)，新系統(tǒng)暫時(shí)稱為P6CTS。當(dāng)前的P5系統(tǒng)自2005年交付以來為美空軍的空戰(zhàn)訓(xùn)練能力帶來了很大提升，但是P5系統(tǒng)正面臨著日益陳舊和到壽的問題，所以美空軍有必要在2030年之前進(jìn)行空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)的更新?lián)Q代。
此外，鑒于網(wǎng)絡(luò)安全和訓(xùn)練需求的不斷提高，P5系統(tǒng)的性能已過時(shí)，無法滿足2030年后的訓(xùn)練需求。
P6CTS的頂層需求包括：
（1）支持第4代和第5代機(jī)、大型飛機(jī)、直升機(jī)之間的互用性；
（2）支持美空軍和美國海軍空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)之間的互用性；
（3）采用開放式體系結(jié)構(gòu)和通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；
（4）在技術(shù)上要考慮融入實(shí)況、虛擬和構(gòu)造仿真（LVC）訓(xùn)練；
（5）整合處理、分類和發(fā)送機(jī)密數(shù)據(jù)的能力；
（6）適合在美國本土及海外的作戰(zhàn)訓(xùn)練環(huán)境中使用。
2. 信息征詢書附錄中的具體要求
在信息征詢書的附錄中提供了P6CTS的其他細(xì)節(jié)／關(guān)注領(lǐng)域，共包含6方面內(nèi)容。
（1）平臺(tái)之間的互用性
——答復(fù)應(yīng)涉及解決方案需要演示在4代機(jī)、5代機(jī)上的P6CT的互用性。需要考慮的飛機(jī)（按優(yōu)先順序排列）：
· 第1組：F-35、F-15、F-16第25批次至第52批次；
· 第2組：A-10、B-1B、B-2、B-52、C-130、HH-60、CV-22、T-38、OA-TX；
· 第3組：E-8、E-3、MQ-9、RQ系列無人機(jī)、RC-135。
——答復(fù)應(yīng)涉及F-22加裝的可行性——最好無需硬件修改或最小化硬件修改。
——答復(fù)還應(yīng)解決與傳統(tǒng)的F-35 P5嵌入式子系統(tǒng)互用的可行性，在P6CTS嵌入式子系統(tǒng)交付之前，考慮P6與現(xiàn)有F-35P5系統(tǒng)的兼容性（如2035年前）。
——答復(fù)應(yīng)涉及系統(tǒng)配置：一是各種外形參數(shù)的選擇：外掛（吊艙或其他）、嵌入（飛機(jī)專用、機(jī)架安裝）；二是地面系統(tǒng)具有關(guān)鍵作戰(zhàn)訓(xùn)練功能：遠(yuǎn)程處理；安全空域管理；儀表系統(tǒng)管理；不同數(shù)據(jù)源的集成；任務(wù)數(shù)據(jù)的顯示和匯報(bào)。
——答復(fù)應(yīng)涉及：
· 波形成分（信息結(jié)構(gòu)、編碼網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、調(diào)制方案、工作頻率）；
· 機(jī)載子系統(tǒng)（AS）和地面子系統(tǒng)（GS）配置的天線解決方案；
· 延遲；
· 平臺(tái)加改裝方法；
· 雙工數(shù)據(jù)傳輸方法；
· 網(wǎng)關(guān)設(shè)備的說明／位置（如果需要）；
· 中繼技術(shù)；
· 能夠?qū)崟r(shí)創(chuàng)建和顯示真實(shí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的其他元素；
· 陸基或機(jī)載武器模擬選項(xiàng)；
· 與飛機(jī)上MIL-STD 1760、1553和光纖總線的接口。

（2）美空軍和海軍之間互用性
——答復(fù)應(yīng)涉及美空軍P6CTS和美海軍下一代TCTS Ⅱ空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)之間互用性的解決方案概念，特別是如果在美海軍和美空軍之間存在不同的網(wǎng)絡(luò)。
· 波形成分（信息結(jié)構(gòu)、編碼網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、調(diào)制方案、錯(cuò)誤檢測/糾正、工作頻率）
· 機(jī)載子系統(tǒng)（AS）和地面子系統(tǒng)（GS）配置的天線解決方案，包括嵌入式系統(tǒng)孔徑/天線監(jiān)控；
· 延遲；
· 平臺(tái)加改裝方法；
· 雙工數(shù)據(jù)傳輸方法；
· 網(wǎng)關(guān)設(shè)備的說明/位置（如果需要）；
· 中繼技術(shù)；
· 美空軍 P6在美海軍靶場內(nèi)使用TCTS Ⅱ基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行；
· 在美空軍P6地面基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)成功處理TCTS Ⅱ消息；
· 使用P6機(jī)載設(shè)備操作TCTS Ⅱ機(jī)載設(shè)備；
· 能夠?qū)崟r(shí)創(chuàng)建和顯示真實(shí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的其他元素；
· 在部署多個(gè)系統(tǒng)的過渡期內(nèi)的兼容性／互用性方法：即P5CTS\TCTS-Ⅰ、F-35P5嵌入式子系統(tǒng)（P5 IS）、P6CTS和TCTS Ⅱ。

（3）開放架構(gòu)和通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)
——答復(fù)應(yīng)提出采用開放架構(gòu)和通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的解決方案：
模塊化開放系統(tǒng)方法（MOSA）——答復(fù)應(yīng)說明實(shí)現(xiàn)MOSA體系結(jié)構(gòu)的預(yù)期方法，包括：
· 開放架構(gòu)元素（開放與不開放、自定義接口和其他適用元素）；
· 與組件和接口以及技術(shù)數(shù)據(jù)包可用性相關(guān)的特定限制。
——通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和接口：答復(fù)應(yīng)說明與通用靶場基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)接口的預(yù)期方法，如測試和訓(xùn)練使能體系結(jié)構(gòu)（TENA）、Link-16、分布式交互仿真（DIS）、增強(qiáng)型機(jī)載儀表系統(tǒng)（EAIS），未來機(jī)載能力環(huán)境（FACE）。
 
（4）LVC空戰(zhàn)訓(xùn)練的適應(yīng)性
——答復(fù)應(yīng)涉及LVC使能技術(shù)，以支持空戰(zhàn)訓(xùn)練行動(dòng)。
· 數(shù)據(jù)鏈路吞吐量、頻譜占用率、頻帶、通信范圍、延遲和支持的實(shí)體數(shù)；
· 上下行和參訓(xùn)實(shí)體之間消息的獨(dú)特（自定義）構(gòu)造能力；
· 處理能力；
· 機(jī)載和地面子系統(tǒng)主機(jī)支持高精度／高保真武器仿真的能力。

（5）網(wǎng)絡(luò)安全
——P6將具備以下網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)能力：
· 多個(gè)獨(dú)立安全級(jí)別（MILS）；
· 地面系統(tǒng)能夠處理和分類機(jī)密數(shù)據(jù)和非機(jī)密數(shù)據(jù)；
· 保密機(jī)支持MILS和規(guī)劃數(shù)據(jù)速率；
· 有可行性的機(jī)載和地面跨域解決方案；
· 連接第4和第5代飛機(jī)的授權(quán)。
——P6的其他安全相關(guān)細(xì)節(jié)要求：
· MILS體系結(jié)構(gòu)，允許分離時(shí)空位置信息（TSPI）、武器數(shù)據(jù)和飛機(jī)總線信息，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬲?，并在機(jī)載子系統(tǒng)（AS）中記錄以供任務(wù)后使用；
· 一個(gè)NSA批準(zhǔn)的加密解決方案，包括支持MILS體系結(jié)構(gòu)和可發(fā)布給盟友的算法；
· 只要機(jī)載軟件包及其加密裝置仍由美國控制，包括加密裝置在內(nèi)的機(jī)載軟件包就可以在非美國飛機(jī)上飛行；
· 經(jīng)NSA批準(zhǔn)的機(jī)載加密解決方案將具有“進(jìn)入噴氣式飛機(jī)”的能力，消除了對專用保密機(jī)秘鑰（CIK）的需求，并允許機(jī)組人員快速切換到不同的飛機(jī)；
· 地面系統(tǒng)架構(gòu)將能夠在適當(dāng)情況下分離和混合各種信息類型，從非保密盟友的TSPI信息到機(jī)密級(jí)別的不同類型的分類數(shù)據(jù)，包括第4代和第5代飛機(jī)數(shù)據(jù)；
· 整個(gè)體系結(jié)構(gòu)必須能夠使用風(fēng)險(xiǎn)管理框架（RMF）流程和聯(lián)合特殊訪問計(jì)劃實(shí)施指南（JSIG）流程進(jìn)行認(rèn)證；
· 地面子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須遵守分布式任務(wù)操作網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，以允許將來連接到現(xiàn)有靶場的網(wǎng)絡(luò)，并能夠使用批準(zhǔn)的跨域解決方案雙向傳遞數(shù)據(jù)。
——答復(fù)應(yīng)確定：
· 設(shè)想的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案類型；
· 相關(guān)的證書到期日期；
· 為P6申請的任何“delta”認(rèn)證（包括時(shí)間表和風(fēng)險(xiǎn)）。

（6）作戰(zhàn)訓(xùn)練環(huán)境的適用性
——美空軍P6的使用（復(fù)雜性、安全級(jí)別等）將代表從當(dāng)前P5的使用（主要是未分類TSPI）的重大轉(zhuǎn)變；然而，P6必須保持對操作人員／維修人員的友好，并能夠根據(jù)作戰(zhàn)空軍（CAF）的作戰(zhàn)軌跡和實(shí)戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)節(jié)奏，快速、輕松地適應(yīng)不斷變化的任務(wù)場景。
——答復(fù)應(yīng)解決頻譜可用性，并提出在美國本土和重要的海外基地（如日本、韓國、英國、德國、意大利等）的使用方式：
·應(yīng)具體討論在第4代飛機(jī)上同時(shí)使用P6和在F-35上長時(shí)間使用P5的潛在需求，如美空軍在某些地方部署的不同訓(xùn)練系統(tǒng)需要共享有限的S波段頻率。
——答復(fù)應(yīng)說明盡可能減少任務(wù)設(shè)置項(xiàng)/配置項(xiàng)所需時(shí)間的方法，以及準(zhǔn)備工作包括傳遞、處理和安裝加密密鑰。
——答復(fù)應(yīng)說明在一天內(nèi)為任何一個(gè)地點(diǎn)設(shè)置、配置和執(zhí)行多達(dá)200架次的可行性。
——答復(fù)應(yīng)處理不依賴地面站的使用方式。
——答復(fù)應(yīng)涉及在保持易用性的同時(shí)引領(lǐng)未來訓(xùn)練的能力，包括系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性。
答復(fù)應(yīng)涉及預(yù)期的維護(hù)和產(chǎn)品售后支持，包括但不限于以下要素：
· 產(chǎn)品支持管理；
· 供應(yīng)支持；
· 維護(hù)計(jì)劃和管理；
· 可延續(xù)工程；
· 技術(shù)數(shù)據(jù)；
· 支持設(shè)備；
· 備用方式；
· 訓(xùn)練和訓(xùn)練支持。
答復(fù)還應(yīng)涉及解決實(shí)際問題的潛在辦法（技術(shù)或方案），例如：
· P6的階段交付和P5基礎(chǔ)設(shè)施在P5到P6過渡期間的潛在操作（向后兼容性）；
· 與外軍F-35進(jìn)行互操作的能力（在美國F-35采用P6嵌入式系統(tǒng)后，有可能在一段時(shí)間內(nèi)外軍仍然使用傳統(tǒng)的F-35 P5嵌入式系統(tǒng)）。
三、現(xiàn)有研究基礎(chǔ)
1．最積極的柯林斯公司
美軍訓(xùn)練系統(tǒng)的主要研究企業(yè)有立方體公司、羅克韋爾·柯林斯公司（今柯林斯航宇系統(tǒng)公司）、列奧納多DRS公司等，其中立方體公司是美空軍現(xiàn)役的P5系統(tǒng)的主承包商，羅克韋爾柯林斯公司是美海軍現(xiàn)役的TCTS Ⅰ系統(tǒng)的主承包商。
P6系統(tǒng)的RFI的發(fā)表于2019年8月7日，在截止日期9月6日前，羅克韋爾柯林斯公司在官網(wǎng)上回應(yīng)了對參與P6系統(tǒng)的興趣，其它公司可能如立方體還沒有公開報(bào)道。 

JSAS孵化出的產(chǎn)品（美國柯林斯航宇系統(tǒng)公司圖片）
羅克韋爾·柯林斯公司基于聯(lián)合安全空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)（JSAS）的解決方案，結(jié)合了TCTS Ⅱ、CRIS和P5CTS系統(tǒng)的研制經(jīng)驗(yàn)，提出了美空軍P6CTS用于安全、實(shí)虛結(jié)合的空戰(zhàn)訓(xùn)練解決方案，計(jì)劃在2023年投入使用。其解決方案包括所有P5功能，同時(shí)確保全系統(tǒng)內(nèi)端到端MILS網(wǎng)絡(luò)安全，并實(shí)現(xiàn)LVC能力的提升。此外，羅克韋爾·柯林斯公司長期作為美國海軍的空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)的供應(yīng)商以及對P5系統(tǒng)波形的深入研究，保證了P6與美國海軍和美國盟友的空對空互用性。開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、軟件定義無線電和安全基礎(chǔ)設(shè)施以及數(shù)據(jù)權(quán)限保證了P6CTS解決方案方便進(jìn)行升級(jí)，以滿足美空軍的訓(xùn)練需求，以及向LVC培訓(xùn)的發(fā)展。

美海軍TCTS Ⅱ海報(bào)（美國柯林斯航宇系統(tǒng)公司圖片）
2. 基于JSAS的解決方案
JSAS是柯林斯公司和DRS公司面向安全的LVC訓(xùn)練能力的需求，合作開發(fā)出的一套訓(xùn)練技術(shù)，易于空中、陸地和海上配置，能支持美國及盟友的開展本場訓(xùn)練或者大型聯(lián)合演習(xí)，克服了現(xiàn)實(shí)中實(shí)裝威脅和靶場基礎(chǔ)設(shè)施的限制。JSAS將虛實(shí)混合訓(xùn)練、逼真的威脅和武器仿真、分級(jí)加密網(wǎng)絡(luò)等功能整合在一起，以進(jìn)行高保真、高威脅、高密度的空戰(zhàn)訓(xùn)練。開放系統(tǒng)架構(gòu)，包含開放式Group FACE?和行業(yè)接口標(biāo)準(zhǔn)（HLA、TENA、DIS、千兆以太網(wǎng)），可與各種當(dāng)前和未來的匯報(bào)和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行接口。針對LVC訓(xùn)練需求，JSAS支持四個(gè)四核LVC處理器，隨著性能的提高可更換。下一代威脅系統(tǒng)（NGTS），提供數(shù)百種用戶可選擇的威脅和友軍飛機(jī)、地面部隊(duì)、艦艇和潛艇、相關(guān)武器、傳感器和子系統(tǒng)的合成模型，對新出現(xiàn)的任務(wù)和威脅提供快速培訓(xùn)。
JSAS在機(jī)載和地面設(shè)備中提供了首個(gè)經(jīng)過認(rèn)證的四級(jí)獨(dú)立多級(jí)安全（MILS）設(shè)備，提供了第5代和第4代飛機(jī)之間的安全互用性。此外，JSAS現(xiàn)在支持LVC訓(xùn)練，其MILS架構(gòu)支持LVC與模擬器網(wǎng)絡(luò)的連接，高性能軟件定義無線電（SDR）支持1300兆赫-2400兆赫范圍內(nèi)的編程，利用最新認(rèn)證的SCA 4.1可編程數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)，能夠承載P5、BMW、5G-ATW或其它的未來波形，實(shí)現(xiàn)了彈性網(wǎng)絡(luò)以及多層加密和處理相結(jié)合。在相同的帶寬下，網(wǎng)絡(luò)容量是現(xiàn)有空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)的5倍,支持更多的實(shí)體參訓(xùn)，而LVC用戶還有額外容量。鏈路系統(tǒng)的持續(xù)定位精度優(yōu)于0.5米，還具有四跳中繼能力。

四級(jí)MILS示意圖（柯林斯圖片）
在產(chǎn)能方面，柯林斯公司表示其有能力在36個(gè)月的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)1000個(gè)吊艙、1800個(gè)嵌入式子系統(tǒng)和55個(gè)地面系統(tǒng)，同時(shí)仍能滿足美海軍TCTS Ⅱ的生產(chǎn)能力要求。
四、小結(jié)
P5CTS已經(jīng)支持美空軍能夠在本場以及大型聯(lián)合演習(xí)進(jìn)行高保真、實(shí)時(shí)對抗的訓(xùn)練，提高了單位飛行小時(shí)內(nèi)的訓(xùn)練效率。通過美軍發(fā)布的RFI來看，下一代P6CTS在形態(tài)、功能、用途等方面上跟現(xiàn)役的P5CTS區(qū)別不是特別大，主要是提出了對LVC技術(shù)更強(qiáng)烈的需求，以及對鏈路性能和機(jī)載端處理能力的提升要求。實(shí)際上，如果不使用LVC，軍方將可能難以訓(xùn)練涉及網(wǎng)絡(luò)攻擊、電磁頻譜戰(zhàn)和其他作戰(zhàn)領(lǐng)域的復(fù)雜場景。例如，像F-22和F-35這樣的先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)現(xiàn)在的能力已經(jīng)超過了如“紅旗”軍演的驗(yàn)證范圍，需要結(jié)合LVC技術(shù)來全面測試這些飛機(jī)的能力和極限。
美軍對訓(xùn)練技術(shù)的儲(chǔ)備也很豐富，在18年到19年期間分別驗(yàn)證過LVC先關(guān)的SALTE ATD項(xiàng)目以及MILS有關(guān)加密技術(shù)和波形的實(shí)裝驗(yàn)證，所以P6可能是一個(gè)多技術(shù)的集成項(xiàng)目，難度不算非常大，有很強(qiáng)的可行性。

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