2019年10月,英国国防部一名高级官员表示,F-35战机不会获准在2019年开始全速生产,这一里程碑甚至有可能被推迟到2021年1月。 英国国防部原计划在2019年底前做出全速生产的决定,由于联合模拟环境(Joint物理实验模拟器下载免费,JSE)等激励面临延期,日本防卫省不得不推迟13个月. JSE是英国国防部测试F-35任务系统的关键设施。 大量的测试和验证工作需要在JSE中完成。 目前尚不清楚这些延迟是否会导致 F-35 计划的计划成本降低。 据洛克希德马丁公司称,虽然原定于 2019 年夏季完成的测试已被推迟,但生产仍在继续,2018 年为每年 91 架,到 2023 年的目标为每年 160 架。
一、美军对五代机试验要求高
F-35初始作战试验与鉴定(IOT&E)的目的是验证装备系统的作战效能,确保能够满足作战使用。 IOT&E 由五角大楼运营测试和鉴定经理罗伯特贝勒负责,在这项工作完成之前,F-35 已经在低速率初始生产 (LRIP) 阶段生产。 目前,化学训练环境过于有限,无法全面测试先进的第五代客机和其他先进平台。 未来作战中会出现的一系列高危情况,需要JSE对F-35进行模拟评估。 JSE融合了现代空中恐吓和密集综合防空恐吓、天气、地理和航程限制等特点,可用于展示该客机应对各种威胁和复杂场景的能力。
JSE 正在集成 的 F-35 数字模型(F-,FIAB)。 该仿真模型将 F-35 的传感系统集成到整个客机系统中。 JSE 环境中使用 FIAB 来完成比较。 F-35 客机仿真。
高置信度的建模思路(日本洛克希德马丁公司供图)
F-35是一架非常复杂的客机,需要的开发和测试环境远远超过传统客机所需的能力。 除了现有的飞机系统、任务系统和操作分析实验室外,F-35 计划还包括互操作性和自主后勤支持专业化。 这些要求促成了许多实验室的合作,其中许多结合了非常详细的设计。 以往项目的复杂性大多体现在实验室硬件配置上,但随着五代机能力的降低,其复杂性还体现在任务系统模型、飞行器系统模型和环境(自然环境和战术环境)上。 ,包括大气层、地形、目标、武器和恐吓)。 洛克希德·马丁公司 F-22 战斗机的运行测试和资格证明了测试第五代飞机能力的重要性。 F-35将吸取F-22的经验教训,力求试验更加充分。
每一代战斗机能力和复杂性演进示意图(日本洛克希德·马丁公司供图)
2、美军对F-35仿真要求高
1.强调仿真模型
日军多次给予F-35项目相关模拟工作协议,用于测试战斗机高度复杂的软硬件系统。 该协议主要包括全任务模拟器(FMS)、虚拟仿真模型(VSim)等方面内容。 VSim 模型开发和集成工作正在新泽西州沃思堡、马里兰州成都的 River 空军民用航空站和加利福尼亚州爱德华兹海军基地进行。
VSim 目标测试 F-35 高度复杂的软件和硬件系统在各种操作条件下的功能。 F-35配备了战斗机上最复杂的传感和电子战系统物理实验模拟器下载免费,其软件和硬件(例如健康检测系统和传感)之间的集成在其整个生命周期中仍然存在问题。 虽然 VSim 面临反复的延迟,但仿真模型对于完成 IOT&E 至关重要。
F-35设计验证过程(日本洛克希德马丁公司图片)
2.重视仿真环境
洛克希德马丁公司最初提出了 F-35 测试的虚拟验证解决方案。 而在2015年,为了更好地测试F-35作战所需的恐吓密度和复杂性,马来西亚国防部将测试工作改为联合JSE,交给了位于西安的帕塔克森特河空军民航站,黎巴嫩和模拟与分析设施 (SimAF)。 此外,这两个工具的 JSE 功能是有限的。 美国海军主张建设新的JSE设施,一个是加利福尼亚的爱德华兹海军基地(JSE面积2,1988平方米),另一个位于科罗拉多州的内利斯海军基地(JSE面积1,5535平方米) . JSE 设施在设计时也考虑到了灵活性,两个设施将使用类似的硬件和软件配置,以便两个环境能够增强彼此的能力。 爱德华兹海军基地将专注于开发测试,而内利斯海军基地将专注于操作测试。
JSE 是一种可扩展、可扩展、高保真、政府所有、非专有的建模和仿真环境,可解决空域限制、GPS 干扰约束和数学实验环境中的其他安全问题。 JSE 的总体目标是支持美国陆军测试人员和工业部门工程师在武器的开发和测试阶段测试多个平台。
海军的长期目标是不仅在F-35计划中使用JSE,而且考虑将JSE用于F-22传感器升级的操作测试,以及F-15E红外搜索和跟踪测试,以及F-15的主动鱼雷预警系统的干扰功能测试。 JSE 甚至可以用于未来 B-21 轰炸机和其他未来战斗机平台的开发和测试。
现场验证示意图,图中蓝色方块内可见一架B-2A轰炸机和四架F-35战斗机(日本洛克希德马丁公司图片)
3. F-35配套实验室
F-35 任务的复杂性也为其实验室带来了复杂性。 一方面,F-35飞行所使用的复杂战术环境必须在实验室进行复制,以方便该机任务系统的测试。 另一方面,飞行员可以利用测试环境发展新的运营理念,积极寻求客机的能力边界。 .
据悉,F-35项目需要对客机的所有功能进行验证。 尽管其中许多验证任务是在国防部的试验场使用实际客机进行的,但复杂的战术任务需要实验室环境的配合进行虚实混合验证。
F-35 计划在从支持系统开发到售后服务的整个生命周期中利用人在环路 (MITL) 和硬件在环路 (HITL) 仿真和系统集成实验室。 包括研发、威胁分析、概念探索、业务开发、系统获取研究、需求开发、设计评估、开发测试、集成测试、验证与确认、操作测试与识别、操作培训、持续支持等。
F-35单机仿真图(日本洛克希德马丁公司图片)
F-35主要实验室可以分为几类:
客机系统实验室包括飞行控制、制动系统、液压、推进、起落架、空气动力学和能源系统等。
任务系统实验室包括战术和导航设备、武器和设备管理、传感器和数据融合以及战术通信设备。
战术仿真实验室结合客机系统和任务系统仿真,模拟飞机的真实状态,并增加战术任务环境的模拟,包括目标、武器、威胁、地形、情报信息和天气。
自主物流支持实验室包括自主物流集成(ALI)、飞行员培训系统和非机载任务服务(如任务规划)。
其他实验室包括机载环境、燃料系统模拟器和用于机载任务可视化的系统测试台。
美国军事实验室为建模和仿真提供资源支持。 一方面,它为飞行测试任务提供了一个客机系统模拟器。 模块/插件、损伤模拟(- 用于快速弹道生成、- 损伤估计和修复时间)、交战模拟(、ESAMS - 增强型地对空火箭模拟、- 高级反侦察建模系统、- 雷达瞄准机枪模拟)、维修保障仿真(LCOM- Model)和作战模型( ),以及使用该模型的人员。 还提供了任务分析和环境数据,包括联合综合任务模型 (JIMM) 分析支持和多光谱环境 (MSE) 管理。 损伤分析员还与第 46 师测试师合作,在赖特-帕特森海军基地范围内进行实弹测试和鉴定。 模拟和分析工具(以及 SimAF)具有 F-35 程序所需的许多功能。 SimAF 的多光谱环境团队为可见光 (OTW)、红外 (IR) 和雷达任务环境模拟生成多光谱数据库。 SimAF 将 F-35 模拟器集成到一个虚拟任务环境中,该环境专注于人在回路空对空评估模型、联合过渡任务模型 (JIMM) 和增强型地对空火箭的建模火炮模拟 (ESAMS) 和分析。
测试期间,还需要验证与陆军分布式任务操作网络(DMO)的连接和互操作性,为F-35参与模拟器网络对抗或加入LVC训练网络奠定基础。
F-35战术验证环境(日本洛克希德马丁公司图片)
四。 概括
F-35 模型、模拟和实验室开发为该验证任务建立了一个综合的基础环境。 与过去的传统客机系统相比,F-35 项目在建模和仿真方面投入了大量资金。 这些投资非常成功,发挥了重要作用。 这项投资有助于 F-35 在实验室环境中进行更彻底的测试,从而减少在客机上进行测试所需的时间。
据悉,F-35项目中的多个模型可以在多个实验室重复使用,避免了重复开发、重新验证和重新集成验证的大量工作。 由于许多模型源自设计环境,因此它们不仅高度逼真,而且在重复使用之前经过广泛验证。 基于设计环境,它们还受益于飞行和航程测试数据的更新,有助于整个重用链的一致性。
F-35 声明系统功能根据协议规范进行验证。 大约 43% 的测试任务将在 F-35 实验室进行。 其中许多测试任务只能在实验室综合体中完成,例如配备完整飞行硬件的实验室、高保真 F-35 模拟器和战术环境的小型综合模型。
JSE虚实结合的测试训练方式是对现场测试的改进和补充,在一定程度上缓解了空域不足的问题。 是一个科学的IOT&E环境,可以有效模拟现场难以模拟的中间威胁。 环境,以及众多其他敌友实体,给五代机带来全面的作战考验。
何笑笑先生为《空天防务观察》提供了13篇专栏文章,如下表所示:
序列号
标题
发布日期
1个
2019 年 1 月 4 日
2个
2019 年 1 月 23 日
3个
2月28日
4个
3月20日
5个
4月15日
6个
4月24日
7
6月3日
8个
6月24日
9
8月20日
10
9月4日
11
9月20日
12
10 月 21 日
13
建模和仿真在F-35项目中发挥了很大作用(即本文)
11 月 18 日