<rp id="2womr"><ruby id="2womr"><u id="2womr"></u></ruby></rp>

  • <button id="2womr"><acronym id="2womr"><u id="2womr"></u></acronym></button>
  • <legend id="2womr"><noscript id="2womr"><video id="2womr"></video></noscript></legend>

  • 軟件系統或將成為拖延F-35系統升級的關鍵問題

    F-35戰斗機的三種基本型及主要區別說明。 按照2021年年底的計劃,Block 4批型較最早計劃新增加了25個能力。 B61核航彈說明圖,F-35A將配裝最新型的B61-12。 F-35的基本特點及Block 4批型升級內容。

    美國國防部負責采購、技術和后勤的前副部長,現任美國空軍部長弗蘭克·肯德爾在2014年評論F-35項目時曾經說過:“我擔心的是軟件,作戰軟件。我還擔心自主保障信息系統(ALIS),這也是一個軟件,基本功能是為F-35系統提供運行支持?!倍潭處拙湓?,道出了美國國防部當時對F-35項目的關注焦點——軟件系統。

    從那時起到現在,在美國政府發布F-35項目進展報告和媒體的報道中,重點關注也是F-35項目中自動化能力相關的軟件問題。給人的感覺是,F-35項目的軟件問題一直沒有很好地解決。

    F-35聯合攻擊機項目仍未完成初始作戰試驗鑒定(loT&E)

    F-35聯合攻擊機項目是美國國防部歷史上最大的裝備系統項目。該項目2001年10月啟動,進入系統開發與演示(SDD)階段。按照美國國防部2019年12月的最新計劃,美國空軍、海軍陸戰隊和海軍共采購2456架F-35戰斗機,總成本約為3978億美2021年美國國防部F-35聯合項目辦公室(JPO)的數據,按計劃中的66年壽命周期估算,F-35機隊的運行和維護成本約為1.3萬億美元。

    F-35起初被美國視作價格相對較低的五代機,按照美國空軍和海軍需求啟動,后來將美國海軍陸戰隊的需求合并,以避免三種獨立戰術飛機的開發、采購、運行和維護帶來的高成本。

    F-35項目中,有三個版本的飛機:F-35A:傳統起降版本(CTOL),主要針對美國空軍的需求,美國空軍計劃采購1763架F-35A。

    F-35B:短距起飛和垂直著陸版本(STOVL),主要針對美國海軍陸戰隊的需求。美國海軍陸戰隊計劃采購353架F-35B。

    F-35C:航母版本(CV),主要針對美國海軍的需求,美國海軍計劃采購273架F-35C,海軍陸戰隊計劃采購67架F-35C。

    雖然到2021年底,三個版本的F-35都已經在美國軍隊中形成了初始作戰能力(IOC),并且已經交付了753架飛機——接近全部采購計劃的三分之一——但項目本身仍處于低速生產狀態(low-rate production)。這是因為,該項目尚未完成初始作戰試驗鑒定(IoT&E),沒有達到全速生產(full-rate production)的要求。

    美國審計署已經連續多年表達了對這一問題的擔憂:“自項目開始以來,項目辦公室已數次推遲全速生產決定。在這一點上,預計全速生產決定將比最初計劃的時間晚10年?!薄坝捎谖茨馨磿r完成F-35的作戰試驗鑒定,國防部推遲了F-35全速生產決定,但仍以相對較高的頻率購買飛機——每年高達152架,這個數字高于擬定全速生產后的部分計劃生產率。根據我們過去的經驗,在完成測試、解決缺陷、達到全速率生產里程碑并滿足相關要求之前采購大量戰斗機,會增加額外的改裝成本和風險?!?/p>

    F-35項目現代化升級雄心勃勃

    F-35項目的研發按照階段、批型(Block)的方式進行管理,經過17年之久的系統開發和演示(SDD)階段,2018年開始,項目辦公室宣布進入持續能力開發和交付(C2D2)階段。在該階段,首先啟動的就是Block 4批型現代化升級。

    按計劃,Block 4批型現代化升級會為F-35戰斗機提升對地/水面打擊能力,包括增加核打擊能力,被格外關注。

    在2019年的報道中,Block 4升級包括53項能力提升:

    ——13項電子戰升級;

    ——11項雷達和光學系統性能增強;

    ——8項后勤和支持措施變革;——7項人機交互和網絡系統改進;

    ——7項駕駛艙和導航系統升級;——集成7種新武器系統,包括SDB2小直徑炸彈、MBDA先進近距空空導彈(ASRAAM)和“流星”超視距空空導彈(BVRAAM)、聯合攻擊導彈(JSM)等。

    除此之外,按照持續能力開發和交付(C2D2)的理念,還將持續增加和調整更多的能力。根據2022年福布斯的報道,“最新計劃的第4批型(Block 4)能力升級,涉及70項能力提升,包括14種新武器?!边@意味著又增加了17項能力和7種武器。最近幾年的媒體報道還涉及到了ASQ-239電子戰系統升級、自動地面防撞系統(AGCAS)、視頻數據鏈路(VDL)、全景駕駛艙顯示單元(PCD-EU)、數據處理能力提升25倍的新處理機、轉向開放式架構等等。最近更是有項目辦公室推進有人機-無人機編隊能力相關工作的報道。

    在核打擊能力方面,由F-35項目辦公室牽頭的核常能力兼備飛機(DCA)團隊在2021年已經完成了核武器認證的設計認證部分(核能力認證包括核武器設計認證和核武器運行認證)。預計全部認證將于2023年完成,認證完成后部分F-35A戰斗機可以實現攜帶B61-12型戰術核武器執行任務的能力。

    在Block 4批型能力升級中,再次強調了機載計算機軟硬件升級。2022年,F-35項目的Block 4升級已經執行到第4年。正在進行的升級工作包括TR-3(Technology Refresh - 3)的硬件條件升級,以及基于TR-2和TR-3不同硬件的兩個版本軟件的升級。

    Block 4升級中的軟硬件研發面臨多重問題

    1、整體進度較最初計劃延長3年從2019年開始的Block 4升級,每年都面臨項目成本增加和計劃延期問題。2021年間,由于關鍵硬件升級、軟件開發測試、質量等原因,成本持續上漲。Block 4升級開發成本估算增加到151.4億美元,比2020年144億美元的估算增加了7.41億美元,比2018年最早計劃高出46億美元(部分原因是將之前的部分工作納入Block 4的成本)。2021年項目辦公室制定的Block 4的計劃較2018年的最初計劃延長了3年,至2029財年。

    2、硬件條件實施尚未完成機載計算機硬件條件升級,被命名為TR-3(Technology Refresh 3)。這是一套硬件和軟件平臺技術,將為飛機提供更強處理能力(據稱可提升25倍)、全景駕駛艙顯示單元和增加的內存。因為Block 4軟件中的新功能無法在當前的TR-2環境上運行,項目辦公室認為TR-3是未來Block 4功能的關鍵要素,預計將于2023年開始交付。

    在2021年的評估中,TR-3的研發成本增加了3.3億美元,據說這是因為其研發比最初預期的更復雜。按計劃,TR-3升級計劃將于2023年夏季初次交付。據項目辦公室的說法,該項工作中仍然存在相應的軟硬件風險,TR-3研發的任何延遲,都可能導致Block 4任務系統能力的相應延遲。

    3、任務系統軟件問題更多根據美國國防部的總結,2021年度Block 4升級過程中功能優先級頻繁調整,系統在部署到作戰部隊后發現了關鍵缺陷,反而邊緣化了重要的作戰測試和數據分析工作。軟件的開發測試經常被提前中斷,圍繞基本系統開展的工作不充分,系統的作戰測試與向部隊交付同時執行。項目計劃利用洛馬公司實驗室和模擬環境中的測試來減少迭代過程中的飛行測試,但由于實驗室等測試環境限制,該計劃至今仍未成功執行。

    具體的軟件開發過程,按照持續能力開發和交付(C2D2)階段的要求,以敏捷開發模式為基礎執行。按照項目管理辦公室的計劃,洛馬公司應在生產交付任務系統軟件的過程中,按4次增量開發(Increment)流程依次開發、測試和改進軟件,并達到每6個月交付一次軟件升級的目標。然而實際情況是,持續的軟件質量問題帶來了更多的開發工作,并持續拖延計劃功能的測試和交付。

    (1)敏捷開發模式的引入帶來的需求變化。這是敏捷開發模式的一個特點,以用戶需求為中心,允許需求變化,周期性調整計劃優先級。根據項目辦公室官員的說法,Block 4升級總體延遲有功能優先級調整的原因,按照2021年年底的計劃,共增加了25個能力。

    (2)持續的軟件質量問題。F-35項目軟件質量問題早已存在,在Block 2B、Block 3i、Block 3F等已經發布和部署的軟件中,都曾暴露出嚴重的軟件質量問題,如“每4小時必須關機重啟以保證軟件穩定”。根據美國媒體報道,在Block 4的軟件升級中,“2020年的單元測試和現場測試發現了軟件需要修改的重大運行缺陷?!痹擁椖俊袄^續向已部署部隊提供不成熟、有缺陷和未充分測試的任務系統軟件”。

    根據2021年美國審計署的報告,“F-35項目仍有845處未解決的缺陷,其中6處歸類為I類(或設計缺陷嚴重到可能導致死亡、重傷或嚴重職業??;或可能對武器系統造成損失或重大損壞;或嚴重限制使用單位的戰備能力;或導致生產線停工)”

    (3)敏捷開發計劃未能有效執行。在啟動持續能力開發和交付(C2D2)階段的計劃時,項目承諾以每6個月周期增量的方式提供軟件更新。由于工程師和測試團隊無法跟上時間表,該計劃很快就崩潰了。根據美國國防部的報告,項目辦公室已經放棄了6個月的更新計劃,現在按年進行定期更新。

    (4)兩個版本軟件的共存和過度。雖然項目已經從SDD階段轉到C2D2階段,從Block 3批型轉到Block 4批型,但在實際的軟硬件中,并不像數學的從3到4 一樣明確。在Block 4升級中,需要同時支持TR-2硬件和TR-3硬件,軟件也與此對應,存在Block 4之30系列和Block 4之40系列2個版本的軟件。Block 4的30系列更多是在支持TR-2的Block 3F/3FR6軟件上修補。這就需要項目團隊同時開發兩個版本的軟件,并存在2個版本的軟硬件升級過渡的復雜問題。

    自主保障信息系統(ALIS)開發問題重重

    1、啟動早,設計先進而復雜“自主保障信息系統”即ALIS系統,是持續保障F-35飛機及其任務執行的關鍵核心,是一個可支持作戰、任務規劃、供應鏈管理、維護和其它流程的復雜系統。盡管這個系統從2002年,也就是F-35項目啟動后的第二年就開始建設。但其早期就規劃了包括預測性維護、作戰支持在內的先進而復雜功能。據稱,這套價值167億美元的ALIS系統應該能夠使用預測性分析功能來開展檢測;當系統發現問題時,將自動訂購所需的替換零件,然后通過供應鏈進行跟蹤;零件到達后,系統將指導維護人員按步驟修復問題。根據洛馬公司的說法,ALIS系統“將來自多個來源的數據集成轉化為可操作的信息,讓飛行員、維護人員和指揮人員能夠作出積極決定,以保持飛機的作戰能力?!?/p>

    2、研發過程問題很多然而,從該系統開發的歷史來看,問題重重。

    雖然ALIS系統從2002年就開始開發,然而,其第一個主要版本直到7年后的2009年10月才發布。美國國防部原計劃在2010年完成第一個具備初步功能ALIS系統的測試,然而,這個里程碑在2018年9月才完成,比原計劃晚了近8年。

    根據美國審計署2020年報告,該系統可用性仍然很差,嚴重到“電子記錄經常不正確、損壞或丟失,導致ALIS錯誤發出飛機應該停飛的信號”。具體問題包括數據不正確或丟失、系統部署困難、人員需求增加、問題解決流程低效、用戶體驗差、應用不成熟等。

    3、系統改進障礙重重從2017年開始,項目辦公室、美國空軍和海軍、洛馬公司分別就該系統的問題啟動了獨立的修復改進項目。他們分別是項目辦公室推動的“ALIS Next”,偏重于利用現代化軟硬件技術重新開發;美國空軍和海軍聯合開展的“Mad Hatter”,偏重于敏捷開發模式和基于商業云的全新設計;洛馬公司自籌經費實施的“內部ALIS投資”,兼顧原方案實現基于商業云的更新。

    2020年美國政府問責辦公室發布了一個針對ALIS系統問題的報告,總結了改善ALIS系統的主要障礙,包括:

    (1)因為采取了多重修復改進措施,導致美國國防部對ALIS系統的功能評估不全面,其功能存在不確定性。

    (2)尚未決定ALIS的改進設計將怎樣利用云來托管,而不是中隊級的現場服務器。

    (3)因為組織、文化、采購流程、技術方法等原因,未能確定敏捷開發模式的可行程度。

    (4)尚未確定美國國防部和主承包商洛馬公司在未來ALIS 開發和管理中的權利。目前洛馬公司占有相當的軟件知識產權和數據權利。

    (5)在ALIS系統的改進方案中,沒有盡早建立經常與用戶交流反饋的模式。

    (6)ALIS系統的改進,是重新設計、還是逐步修復?采用何種方式利用當前軟件成果尚不明確。

    4、目前進展仍然緩慢據報道,因為啟動較早,ALIS的一些問題源于其基于20世紀90年代的軟硬件體系結構。在總結了2017年以來的三次修復改進項目后,美國國防部沒有采納任何一個項目作為ALIS的后續。而是在2020年提出從ALIS過渡到“運行數據集成網絡”(ODIN)系統的新方案。據稱ODIN的關鍵是定義新的數據架構,修復ALIS中的網絡安全缺陷,并確保硬件和軟件解決方案從一開始就考慮網絡安全問題,最終能夠利用現代安全編程架構,并與TR-3硬件協作。然而在之后的兩年推進所謂A2O(從ALIS過渡到ODIN)的過程中,項目辦公室又一直糾結于一個新的問題:ALIS和ODIN的過渡是跳躍式的、階段式的還是漸進式的。這個問題又牽扯到上面提到的云托管、知識產權和數據權利、二個軟件版本的過渡,以及國際合作等一系列問題。這種糾結導致ODIN的開發陷入“停滯”。

    到2021年年底,美國審計署針對ALIS系統改進遇到的6個障礙,基本都沒有解決。唯一的顯著進展是計劃部署在中隊的標準操作單元(SOU)硬件被替換為尺寸重量更小性能更高的ODIN基礎硬件(OBK),部分解決了部署問題。

    聯合仿真環境建設延期是影響F-35項目整體進度的關鍵問題

    1、聯合仿真環境作用很大聯合仿真環境是一套高保真的模擬環境,可以理解為測試高性能戰斗機的元宇宙。

    這個模擬環境的系統中能夠運行F-35高保真仿真模型(F-35 In-ABox)、任務系統軟件、以及其他武器系統、威脅系統、環境效應的軟件模型,提供模擬復雜場景的虛擬環境,用于仿真、測試和訓練。項目辦公室任務聯合仿真環境非常重要,因為除了與對手實際戰斗外,只有在仿真環境中才能夠測試F-35面對的密集、現代的地面和空中威脅的能力。

    必須保證模擬的真實性,模擬測試才能有效地顯示F-35在戰斗中的表現。設計人員通過在F-35實際飛行測試中收集的數據來驗證模擬器。每架測試飛機都配備了記錄機載任務系統數據的儀器,收集檢測到雷達信號或其他威脅時的反饋數據。軟件工程師對模擬進行編程,以準確反映F-35的任務系統對真實刺激的反應。

    聯合仿真環境在項目的運行測試階段之后也很重要。根據美國國防部2022年的報告,該設施“將成為高端訓練和裝備研發的寶貴資源”。除美國海軍在馬里蘭州帕圖森特河海軍航空站建立的聯合仿真環境外,美國空軍測試中心還分別于2020年、2021年在內華達州內利斯空軍基地、加州愛德華茲空軍基地啟動了聯合仿真環境的建設。

    2、F-35項目在最近幾年近乎停滯的主要原因,是聯合仿真環境(JSE)建設的延期

    初始作戰試驗鑒定(loT&E)的目的是確定作戰效能、適用性和生存能力。F-35的初始作戰試驗鑒定計劃中,要求飛行員在模擬器中“飛行”64個測試場景。這些測試包括11次防御性防空任務(DCA),以測試F-35擊敗攻擊友軍或設施的敵機的能力,22次巡航導彈防御任務(CMD),以及31次穿透敵方領空以擊落敵機/摧毀地面目標/壓制敵方防空(OCA/AI/ DEAD)的組合任務。目前,這些測試還都沒有完成。

    因為聯合仿真環境項目在模擬器開發方面存在的技術挑戰,導致延遲。這些延遲又導致初始作戰試驗鑒定要求的一系列測試無法進行,初始作戰試驗鑒定無法推進,繼而導致了全速生產里程碑無法達成。

    3、聯合仿真環境建設進度已多次延期

    根據2022年美國國防部的報告,自2015年以來,聯合仿真環境建設經歷了多次延誤。當時項目辦公室將模擬器的開發管理任務從之前洛馬公司的VSim(一種驗證模擬環境)團隊,轉移到位于馬里蘭州帕特肯特河海軍航空站的政府團隊,由項目辦公室和海軍航空系統聯合推進。這項任務需要構建復雜的硬件和眾多軟件模型,并集成洛馬公司提供的F-35高保真仿真模型(F-35 In-A-Box)和任務系統軟件。項目辦公室和海軍航空系統團隊低估了集成和保真這種復雜模擬的難度。在最初于2015年由洛馬公司移交給政府團隊時,項目辦公室預計聯合仿真環境將于2017年完成,但在接下來的六年中,進度幾乎逐年推遲。

    據美國媒體報道,聯合仿真環境的基礎設施建設幾年前就完成了?,F在的長時間延遲是因為設計人員無法完成仿真軟件。

    根據美國媒體報道和美國審計署分析,造成這種困難的原因主要有兩個:

    (1)仿真環境需要整合F-35飛機和傳感器數據,而承包商洛馬公司聲稱這些數據是其自己的知識產權。這一問題在2019年承包商提供必要數據后才得到解決。

    (2)仿真環境的建設需要完成模擬器的開發、驗證、確認、認證工作,任務復雜超出預期。2021年5月,由項目辦公室組織,約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室、卡內基梅隆大學軟件工程研究所和佐治亞理工學院完成了一項獨立技術評估。評估認為,聯合仿真環境項目需要額外的財政資源和人力資源,以及所有相關團隊的大力支持,才能達到初始作戰試驗鑒定的要求。

    據報道,截至2021年12月,仍需要進行大量工作來完成開發、確認模型和驗證模擬,才能開展項目測試。聯合仿真環境還有54個模擬器缺陷,其中32個缺陷已經確認,在開始使用仿真環境進行模擬飛行測試之前,必須進行修復和驗證。

    盡管美國F-35項目研發中暴露了很多問題,也有很多先進之處

    1、創新的設計思路以ALIS系統為例,雖然在2002年就啟動了項目建設,但在設計方案中就有了預測性維護、自動化保障、飛行任務規劃等先進的理念和設計。當前的Block 4現代化升級中也在持續性地引入開放系統架構、敏捷開發模式、有人機無人機編隊等新思路新想法,并付諸實施。

    2、先進的數字模型/數字孿生技術應用

    無論在Block 4任務系統的態勢感知功能中,在ALIS的預測性維修功能中,或者在聯合仿真環境的模型中,都必須嵌入或裝備或部件的數字模型。2018年6月美國國防部發布數字工程戰略,在F-35項目的任務系統、維護系統、仿真系統中的相關技術研究和應用,是美軍大力推進數字工程的重要實踐。

    3、強調敏捷開發模式和開放架構通過敏捷開發模式,可以持續性的交付新能力,非常適合解決“裝備型號研究周期長,軟硬件技術更新換代快”的矛盾問題。雖然這項技術在應用中不僅僅是方法,更是文化、管理和哲學方法論,未必能夠順利解決這一問題,但是提出了一個很好的思路和方向。

    通過開放架構,更多功能可以“即插即用”。模塊化開放架構在IT領域已經成為降低系統復雜性,有效解耦的共識手段。美國軍方和工業界通過一系列活動也統一了思想。通過該技術的應用,可以大大降低軟件系統整合難度并拓展更多子系統和部件的能力。

    關鍵詞: 關鍵問題 系統升級

    來源:中國航空報
    編輯:GY653

    免責聲明:本網站內容主要來自原創、合作媒體供稿和第三方自媒體作者投稿,凡在本網站出現的信息,均僅供參考。本網站將盡力確保所提供信息的準確性及可靠性,但不保證有關資料的準確性及可靠性,讀者在使用前請進一步核實,并對任何自主決定的行為負責。本網站對有關資料所引致的錯誤、不確或遺漏,概不負任何法律責任。任何單位或個人認為本網站中的網頁或鏈接內容可能涉嫌侵犯其知識產權或存在不實內容時,應及時向本網站提出書面權利通知或不實情況說明,并提供身份證明、權屬證明及詳細侵權或不實情況證明。本網站在收到上述法律文件后,將會依法盡快聯系相關文章源頭核實,溝通刪除相關內容或斷開相關鏈接。

    • 相關推薦

    相關詞

    很很鲁在线视频综合
    <rp id="2womr"><ruby id="2womr"><u id="2womr"></u></ruby></rp>

  • <button id="2womr"><acronym id="2womr"><u id="2womr"></u></acronym></button>
  • <legend id="2womr"><noscript id="2womr"><video id="2womr"></video></noscript></legend>