何晓骁 ¦ P5老矣？——美军征集P6空战训练系统的方案

从2019年11月到2020年1月期间，美国P5空战训练系统（P5 Combat Training System，P5CTS，简称P5）的主承包商美国立方体公司（Cubic）在其官网连续发出了三个关于P5空战训练系统的交易信息，包含美空军的采购以及军贸订单。此外，美空军在2019年8月发布了下一代P6CTS的信息征询书（RFI），征集关于下一代训练吊舱的建议书，并要求在2030年前用下一代的P6CTS替换目前广泛使用的P5CTS。 

挂在F-16战斗机翼尖上的P5吊舱（美空军图片）

一、P5仍然炙手可热

2019年11月，立方体公司获得美空军的 P5空战训练系统合同，该订单包括美空军自用的机载子系统（吊舱），以及用于军贸的吊舱和相关地面子系统；2019年12月，立方体公司与BAE系统公司签订合同，为“台风”战斗机的出口型提供整套P5系统；2020年1月，该公司获得韩国空军提供P5系统的合同，也是P5首次在东北亚交付，为韩国、美国和其它联合部队提供了高保真对抗的机会。

来自美空军的大订单证明了P5系统持续提供的训练价值，其实时空对空、空对地武器模拟和实时评估，以及实时监视、任务数据记录功能，提供了高保真的实时战术任务训练解决方案，增强实时训练和任务后讲评的效率。

如今，在全球范围内使用了超过2000套P5吊舱和相关地面系统，加强了美国及其盟友的空战训练能力，提升了训练的对抗性和复杂性，帮助飞行员适应更加先进装备的威胁。P5的使用范围从联队级的本场训练到大规模部队训练演习（如“红旗”）等，美军希望P5系统不断进行能力演进，支持美空军能维持训练能力到2030年以后被P6系统替换。

二、美空军对P6的要求

1. P6系统顶层需求

在2019年8月发布的信息征询书是为了支持在美国佛罗里达州埃格林空军基地的靶场系统部（AFLCMC / EBYC）进行的需求调研，目标替代P5CTS系统，新系统暂时称为P6CTS。当前的P5系统自2005年交付以来为美空军的空战训练能力带来了很大提升，但是P5系统正面临着日益陈旧和到寿的问题，所以美空军有必要在2030年之前进行空战训练系统的更新换代。

此外，鉴于网络安全和训练需求的不断提高，P5系统的性能已过时，无法满足2030年后的训练需求。

P6CTS的顶层需求包括：

（1）支持第4代和第5代机、大型飞机、直升机之间的互用性；

（2）支持美空军和美国海军空战训练系统之间的互用性；

（3）采用开放式体系结构和通用数据标准；

（4）在技术上要考虑融入实况、虚拟和构造仿真（LVC）训练；

（5）整合处理、分类和发送机密数据的能力；

（6）适合在美国本土及海外的作战训练环境中使用。

2. 信息征询书附录中的具体要求

在信息征询书的附录中提供了P6CTS的其他细节／关注领域，共包含6方面内容。

（1）平台之间的互用性

——答复应涉及解决方案需要演示在4代机、5代机上的P6CT的互用性。需要考虑的飞机（按优先顺序排列）：

· 第1组：F-35、F-15、F-16第25批次至第52批次；

· 第2组：A-10、B-1B、B-2、B-52、C-130、HH-60、CV-22、T-38、OA-TX；

· 第3组：E-8、E-3、MQ-9、RQ系列无人机、RC-135。

——答复应涉及F-22加装的可行性——最好无需硬件修改或最小化硬件修改。

——答复还应解决与传统的F-35 P5嵌入式子系统互用的可行性，在P6CTS嵌入式子系统交付之前，考虑P6与现有F-35P5系统的兼容性（如2035年前）。

——答复应涉及系统配置：一是各种外形参数的选择：外挂（吊舱或其他）、嵌入（飞机专用、机架安装）；二是地面系统具有关键作战训练功能：远程处理；安全空域管理；仪表系统管理；不同数据源的集成；任务数据的显示和汇报。

——答复应涉及：

· 波形成分（信息结构、编码网络协议、调制方案、工作频率）；

· 机载子系统（AS）和地面子系统（GS）配置的天线解决方案；

· 延迟；

· 平台加改装方法；

· 双工数据传输方法；

· 网关设备的说明／位置（如果需要）；

· 中继技术；

· 能够实时创建和显示真实训练数据的其他元素；

· 陆基或机载武器模拟选项；

· 与飞机上MIL-STD 1760、1553和光纤总线的接口。

（2）美空军和海军之间互用性

——答复应涉及美空军P6CTS和美海军下一代TCTS Ⅱ空战训练系统之间互用性的解决方案概念，特别是如果在美海军和美空军之间存在不同的网络。

· 波形成分（信息结构、编码网络协议、调制方案、错误检测/纠正、工作频率）

· 机载子系统（AS）和地面子系统（GS）配置的天线解决方案，包括嵌入式系统孔径/天线监控；

· 延迟；

· 平台加改装方法；

· 双工数据传输方法；

· 网关设备的说明/位置（如果需要）；

· 中继技术；

· 美空军 P6在美海军靶场内使用TCTS Ⅱ基础设施的运行；

· 在美空军P6地面基础设施内成功处理TCTS Ⅱ消息；

· 使用P6机载设备操作TCTS Ⅱ机载设备；

· 能够实时创建和显示真实训练数据的其他元素；

· 在部署多个系统的过渡期内的兼容性／互用性方法：即P5CTS\TCTS-Ⅰ、F-35P5嵌入式子系统（P5 IS）、P6CTS和TCTS Ⅱ。

（3）开放架构和通用数据标准

——答复应提出采用开放架构和通用数据标准的解决方案：

模块化开放系统方法（MOSA）——答复应说明实现MOSA体系结构的预期方法，包括：

· 开放架构元素（开放与不开放、自定义接口和其他适用元素）；

· 与组件和接口以及技术数据包可用性相关的特定限制。

——通用数据标准和接口：答复应说明与通用靶场基础设施标准接口的预期方法，如测试和训练使能体系结构（TENA）、Link-16、分布式交互仿真（DIS）、增强型机载仪表系统（EAIS），未来机载能力环境（FACE）。

 

（4）LVC空战训练的适应性

——答复应涉及LVC使能技术，以支持空战训练行动。

· 数据链路吞吐量、频谱占用率、频带、通信范围、延迟和支持的实体数；

· 上下行和参训实体之间消息的独特（自定义）构造能力；

· 处理能力；

· 机载和地面子系统主机支持高精度／高保真武器仿真的能力。

（5）网络安全

——P6将具备以下网络安全相关能力：

· 多个独立安全级别（MILS）；

· 地面系统能够处理和分类机密数据和非机密数据；

· 保密机支持MILS和规划数据速率；

· 有可行性的机载和地面跨域解决方案；

· 连接第4和第5代飞机的授权。

——P6的其他安全相关细节要求：

· MILS体系结构，允许分离时空位置信息（TSPI）、武器数据和飞机总线信息，并将这些数据实时传输到地面站，并在机载子系统（AS）中记录以供任务后使用；

· 一个NSA批准的加密解决方案，包括支持MILS体系结构和可发布给盟友的算法；

· 只要机载软件包及其加密装置仍由美国控制，包括加密装置在内的机载软件包就可以在非美国飞机上飞行；

· 经NSA批准的机载加密解决方案将具有“进入喷气式飞机”的能力，消除了对专用保密机秘钥（CIK）的需求，并允许机组人员快速切换到不同的飞机；

· 地面系统架构将能够在适当情况下分离和混合各种信息类型，从非保密盟友的TSPI信息到机密级别的不同类型的分类数据，包括第4代和第5代飞机数据；

· 整个体系结构必须能够使用风险管理框架（RMF）流程和联合特殊访问计划实施指南（JSIG）流程进行认证；

· 地面子系统结构必须遵守分布式任务操作网络标准，以允许将来连接到现有靶场的网络，并能够使用批准的跨域解决方案双向传递数据。

——答复应确定：

· 设想的网络安全解决方案类型；

· 相关的证书到期日期；

· 为P6申请的任何“delta”认证（包括时间表和风险）。

（6）作战训练环境的适用性

——美空军P6的使用（复杂性、安全级别等）将代表从当前P5的使用（主要是未分类TSPI）的重大转变；然而，P6必须保持对操作人员／维修人员的友好，并能够根据作战空军（CAF）的作战轨迹和实战任务的作战节奏，快速、轻松地适应不断变化的任务场景。

——答复应解决频谱可用性，并提出在美国本土和重要的海外基地（如日本、韩国、英国、德国、意大利等）的使用方式：

·应具体讨论在第4代飞机上同时使用P6和在F-35上长时间使用P5的潜在需求，如美空军在某些地方部署的不同训练系统需要共享有限的S波段频率。

——答复应说明尽可能减少任务设置项/配置项所需时间的方法，以及准备工作包括传递、处理和安装加密密钥。

——答复应说明在一天内为任何一个地点设置、配置和执行多达200架次的可行性。

——答复应处理不依赖地面站的使用方式。

——答复应涉及在保持易用性的同时引领未来训练的能力，包括系统可靠性和可维护性。

答复应涉及预期的维护和产品售后支持，包括但不限于以下要素：

· 产品支持管理；

· 供应支持；

· 维护计划和管理；

· 可延续工程；

· 技术数据；

· 支持设备；

· 备用方式；

· 训练和训练支持。

答复还应涉及解决实际问题的潜在办法（技术或方案），例如：

· P6的阶段交付和P5基础设施在P5到P6过渡期间的潜在操作（向后兼容性）；

· 与外军F-35进行互操作的能力（在美国F-35采用P6嵌入式系统后，有可能在一段时间内外军仍然使用传统的F-35 P5嵌入式系统）。

三、现有研究基础

1．最积极的柯林斯公司

美军训练系统的主要研究企业有立方体公司、罗克韦尔·柯林斯公司（今柯林斯航宇系统公司）、列奥纳多DRS公司等，其中立方体公司是美空军现役的P5系统的主承包商，罗克韦尔柯林斯公司是美海军现役的TCTS Ⅰ系统的主承包商。

P6系统的RFI的发表于2019年8月7日，在截止日期9月6日前，罗克韦尔柯林斯公司在官网上回应了对参与P6系统的兴趣，其它公司可能如立方体还没有公开报道。 

JSAS孵化出的产品（美国柯林斯航宇系统公司图片）

罗克韦尔·柯林斯公司基于联合安全空战训练系统（JSAS）的解决方案，结合了TCTS Ⅱ、CRIS和P5CTS系统的研制经验，提出了美空军P6CTS用于安全、实虚结合的空战训练解决方案，计划在2023年投入使用。其解决方案包括所有P5功能，同时确保全系统内端到端MILS网络安全，并实现LVC能力的提升。此外，罗克韦尔·柯林斯公司长期作为美国海军的空战训练系统的供应商以及对P5系统波形的深入研究，保证了P6与美国海军和美国盟友的空对空互用性。开放系统体系结构、软件定义无线电和安全基础设施以及数据权限保证了P6CTS解决方案方便进行升级，以满足美空军的训练需求，以及向LVC培训的发展。

美海军TCTS Ⅱ海报（美国柯林斯航宇系统公司图片）

2. 基于JSAS的解决方案

JSAS是柯林斯公司和DRS公司面向安全的LVC训练能力的需求，合作开发出的一套训练技术，易于空中、陆地和海上配置，能支持美国及盟友的开展本场训练或者大型联合演习，克服了现实中实装威胁和靶场基础设施的限制。JSAS将虚实混合训练、逼真的威胁和武器仿真、分级加密网络等功能整合在一起，以进行高保真、高威胁、高密度的空战训练。开放系统架构，包含开放式Group FACE™和行业接口标准（HLA、TENA、DIS、千兆以太网），可与各种当前和未来的汇报和实时监控系统进行接口。针对LVC训练需求，JSAS支持四个四核LVC处理器，随着性能的提高可更换。下一代威胁系统（NGTS），提供数百种用户可选择的威胁和友军飞机、地面部队、舰艇和潜艇、相关武器、传感器和子系统的合成模型，对新出现的任务和威胁提供快速培训。

JSAS在机载和地面设备中提供了首个经过认证的四级独立多级安全（MILS）设备，提供了第5代和第4代飞机之间的安全互用性。此外，JSAS现在支持LVC训练，其MILS架构支持LVC与模拟器网络的连接，高性能软件定义无线电（SDR）支持1300兆赫-2400兆赫范围内的编程，利用最新认证的SCA 4.1可编程数据链路技术，能够承载P5、BMW、5G-ATW或其它的未来波形，实现了弹性网络以及多层加密和处理相结合。在相同的带宽下，网络容量是现有空战训练系统的5倍,支持更多的实体参训，而LVC用户还有额外容量。链路系统的持续定位精度优于0.5米，还具有四跳中继能力。

四级MILS示意图（柯林斯图片）

在产能方面，柯林斯公司表示其有能力在36个月的时间内生产1000个吊舱、1800个嵌入式子系统和55个地面系统，同时仍能满足美海军TCTS Ⅱ的生产能力要求。

四、小结

P5CTS已经支持美空军能够在本场以及大型联合演习进行高保真、实时对抗的训练，提高了单位飞行小时内的训练效率。通过美军发布的RFI来看，下一代P6CTS在形态、功能、用途等方面上跟现役的P5CTS区别不是特别大，主要是提出了对LVC技术更强烈的需求，以及对链路性能和机载端处理能力的提升要求。实际上，如果不使用LVC，军方将可能难以训练涉及网络攻击、电磁频谱战和其他作战领域的复杂场景。例如，像F-22和F-35这样的先进战斗机现在的能力已经超过了如“红旗”军演的验证范围，需要结合LVC技术来全面测试这些飞机的能力和极限。

美军对训练技术的储备也很丰富，在18年到19年期间分别验证过LVC先关的SALTE ATD项目以及MILS有关加密技术和波形的实装验证，所以P6可能是一个多技术的集成项目，难度不算非常大，有很强的可行性。