F15EX旧瓶装新酒鹰的重生

麦克唐纳道格拉斯F-15Eagle于年首次服役,这款双发全天候战斗机无疑是相当成功的的机型,在空战中取得了多场胜利并且没有损失。这架飞机的设计基础也被证明足够灵活,改进的全天候攻击衍生型F-15E攻击鹰后来被开发并于年投入使用。

时至今日,隐身战斗机队伍不断养大,无人机也走向空战领域,F-15的生命力逐渐走向调零是自然而然符合规律的事。但美国推出F-15EX的最新改进型,初看是军工利益集团博弈的结果,仔细分析,F-15EX的存在有其合理的因素。

究其原因,一是大国竞争需要重型、远航程、高载弹量、无需另配带刀护卫的空中作战平台。这一点很好理解,对付中俄尤其是中国的作战,着眼点必须放在日韩台等第一岛链基地不能使用的恶劣条件。二是新技术的推动,尤其是美国新三位一体研发手段走向成熟——敏捷开发、开放式架构和数字工程。这是美国国防部内部改革派(代表人物有空军首席软件官和首席架构师)推动的系列国防采办策略,以“高速度”向作战人员提供能力。使得装备发展的方式(快速、优化成本极低)、装备的形态(系统功能最大化解耦、系统内部信息可供全局调用、系统状态可快速根据新的需求而改变)和作战方式(即插即用、马赛克战、可根据变化的战场态势生成难以击毁的杀伤链)将产生质的改变。

而F-15EX正在是波音公司积极响应新策略的产物。

敏捷开发

年初,F-15任务系统工程师开始向敏捷软件开发过渡,包括硬件、软件集成和测试。该流程是DevSecOps路线图的一部分,这是一种统一软件开发(Dev)、安全(Sec)和运营(Ops)的工程实践,使波音能够更高效、更快速地开发和发布功能给客户。

向软件开发过渡的一个主要驱动力是在计划增量计划活动期间与空军定期合作。最终目标是让工程团队围绕开发F-15EX平台的特性和功能来推进项目解决方案。会议最终应:

缩短从开发到生产的时间——从签订新软件功能到它们具备全部功能所需的平均时间。

增加部署频率——新版本多久可以部署到生产环境中。

完全自动化风险表征——在整个应用程序生命周期中尽早监控和缓解软件开发的挑战。

传统上需要四年软件开发时间的工作,使用这种方法,波音在不到两年时间内就交付了F-15EX软件。

开放式架构(OMS)

F-15EX平台的一个关键特性是它能够快速整合未来技术。其开放式架构将改变空军插入未来应用程序和能力的方式,并将通过让作战人员领先于威胁来保护作战人员。

F-15任务系统软件开发人员已经创建了一个自主测试环境,并正在为开放任务系统(OMS)架构奠定基础,该架构可以托管DevSecOps容器和编排——所有这些都是为基于云的开发的未来做准备。这些工具还支持第三方应用程序集成——现代防御任务的必备工具。

符合OMS的技术还提供组件之间的标准接口,允许参与者使用通用的开放架构方法开发功能。通过在F-15EX上采用这一理念,波音将推进和发展其传统平台,以允许快速开发和部署在战斗机上的容器和微服务形式的新功能。

软件容器封装软件代码,使其能够独立于任何基础设施或波音公司的任何平台运行。容器化是一个流行的概念,在软件开发中得到了广泛的应用。容器的功能类似于任务计算机的智能手机应用程序,由软件国防工业改编。

波音公司最近展示了无需重新编译即可在F-15EX飞机上部署相同软件容器的能力。容器化服务与平台或任务计算机硬件相同且不可知。容器通过符合OMS的消息进行处理,这是国防部采用的统一结构。

OMS架构可实现最大的灵活性、互操作性和连接性。F-15团队正在利用这一流程作为波音轰炸机和战斗机项目下一代软件开发所需的文化变革和开发流程改进的催化剂。

数字工程

继续支持基于模型的系统工程概念以完成波音公司的安全关键功能线程分析至关重要。这使企业能够对任务计算机的所有安全关键功能进行建模并对其进行跟踪,以确定由于对航空电子设备进行软件更改而造成的安全影响。

使用这种方法,波音工程师可以在任何物理代码更改之前以电子方式调查风险,并努力了解未来的挑战,从而制定缓解计划。

最终,此过程有助于实现首次质量,因为明确的文档跟踪和标签被添加到源代码中,满足新的流程步骤,确保安全关键代码在未经进一步审查的情况下不被修改。

空军已经表达了对可下载程序代码的迫切需求,该程序代码在飞机上的运行与在远程测试环境中一样安全和可预测。F-15任务系统工程师每天都在这个领域进行创新。数字模型的下一次迭代可以让波音工程师增强功能建模的任务系统流程。

团队计划为整个平台制作接口控制文档的原型,改进新航空电子硬件在飞机上的可视化。该工具将包含框图以说明配置。

这将改善有关接口的通信,减少设计错误并最大程度地减少子系统之间的断开连接。

目标是让F-15任务系统架构以数字方式布局,并全面过渡到基于模型的系统工程。

重要性

空军以清晰而引人注目的方式制定了其数字采集战略,强调旨在破坏模拟思维的输入/输出载波信号的计划。该战略还解释了敏捷软件、开放架构和数字工程的所谓“数字三位一体”如何以更好的方式构建系统。

好处:为21世纪的空军提供更快的设计、无缝组装和更轻松的升级。

这为F-15EX实现了两个采购目标:首先,快速部署将迅速为当前的F-15C机队重新注资,具有发射就绪配置和快速生产提升。其次,技术插入意味着机队保持运营相关性。

F-15EX作为技术演示试验台的作用确保空军能够有力地利用其独特的飞行器基础设施。这包括未来的创新,例如用户体验(UX),以改进和现代化人机界面。

此外,新开发的大面积显示器(LAD)是高级驾驶舱系统(ACS)的一部分。这些对显示和符号的软件改进增强了以前受传统硬件限制的传感器输入和显示能力。

第一架F-15EX战斗机于年3月交付,第二架于4月在佛罗里达州埃格林空军基地加入。该飞机配备电传操纵控制、ACS、一流的武器架、世界上最快的任务计算机、改进的雷达和先进的电子战保护,以及最新版本的F-15软件操作飞行程序。交付后仅两个月,EagleII就在一次大型空军演习中展示了其熟练程度。

该战斗机的下一代设计使其非常适合空军的愿景。就波音而言,它期待提供一种强大的战术飞机,能够整合最新的先进战斗管理系统、传感器和武器。

波音正在改变其流程,更重要的是,改变其文化以变得更具适应性和创新性。

这个持续发展的路线图将提供赢得未来战斗所需的工具。

关于作者:工程师TyraHolmes是F-15任务系统的主管,负责了整个F-15项目的航空电子硬件和软件的开发和实施。

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