前沿技术 | 美专家指出采办变革中数字工程试验鉴定的重要性

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来源：国防科技要闻

导读：

未来作战部队加速交付能力的关键，是使用一体化数字生态系统来设计、试验和迭代武器系统。一体化数字生态系统主要是由数字工程、软件敏捷开发和开放式体系架构构成的“三位一体”系统，已成为空军装备采办方式由传统采办向数字采办转型的关键，而数字工程中的试验鉴定对于采办变革的影响至关重要。2021年12月15日，美空军试验中心比约克曼主任在国防采办大学官网发文《试验鉴定在数字工程中的重要作用》，介绍了近年来空军试验中心在数字工程及试验鉴定领域所做的工作，概述了数字工程对采办改革的重要意义，而试验鉴定又是数字工程的核心环节，对采办改革具有重要作用。

一、数字工程对于
采办改革的重要性

美军认为，只有加速变革才能在大国竞争中占据优势，而加速变革不仅是思维方式变革，更需要国防采办变革。数字工程是使用模拟仿真、3D模型和数字孪生等工具，对现实世界对象进行数字化的现代设计方法，所呈现的综合虚拟环境将允许设计者大规模迭代采办武器系统，而不受采办运行时间、风险和成本等现实问题的束缚。美国防部数字工程战略实施以来，数字工程一直受到美军，特别是美空军的大力支持，空军推出了系列重大战略举措。

2019年7月，美空军发布《数字空军》白皮书，承接与实施国防部数字工程战略，致力于打造数字空军，特别是在重大武器系统全寿命采办过程中全面实施数字工程战略，如eT-7A“红鹰”教练机、下一代空中主宰（NGAD）、陆基战略威慑（GBSD）等重大装备项目。近年来，空军已全面实现国防部数字工程战略的五个目标：规范模型的开发、集成和使用，提供权威数据源，整合技术创新，建立基础设施和环境，以及采办队伍转型。

二、数字工程中试验
鉴定的重要作用

数字工程通过试验鉴定获得的经验教训，对于采办项目持续评估、减少不确定性和快速反应至关重要，也是更快地开发和交付迭代产品所必需的。在典型的设计-试验-验证周期中，物理系统模型用于提供系统性能的初始设计。在各种环境（如已安装的系统试验设施或露天环境）中对系统性能进行试验，并将数据反馈到建模过程以验证或更新模型。通过验证的模型构成了改进系统设计或完善相关建模和仿真需求的基础。

2021 年 5 月，负责采办、技术和后勤的空军助理部长办公室发布了“数字工程的数字建设规范”，概述了试验鉴定对于数字工程的重要作用，并强调试验鉴定必须与数字工程活动相结合。“数字工程的数字建设规范”包括七部分内容：开发装备系统数字模型；开发数字孪生和数字主线；创建集成数字环境；制定军工企业数字战略；做好数字工程培训；实行数字化采办；跟踪数字成熟度指标。表1列出了与试验鉴定相关的规范及细则。

美空军试验中心设想，未来在试验鉴定各阶段所收集的数据，将更广泛地作为权威数据源的一个组成部分，提供给用于验证和更新系统数据的企业数据管理系统，并由其管理数字孪生。在整个采办寿命周期中，持续的评估过程（图1所示）是必须的，以生成权威的事实来源，确定系统需求，辅助采办决策，以及推动成熟稳健的作战战术、技术和程序。

图1 模型与持续评估流程

试验鉴定还通过共享来自试验和模型的权威源数据、验证模型以及集成系统工程“V”上下的数据集（图2所示），最大限度地减少重复并提高一致性。

图2 项目管理中试验鉴定的多级接口

三、美空军试验中心数字
工程中的试验鉴定工作

数字工程在国防采办中有重要应用前景，试验鉴定在数字工程中发挥着核心作用。2016 年和 2017 年，空军试验中心测试了一架使用新螺旋桨改装的商用现成T-53A飞机的爬升性能。由于没有模型或数据支持，空军试验中心通过对实体飞机进行扫描，开发了高保真飞机数学模型，使用图3所描述的模型-试验-验证循环方法对模型进行验证，并使用该模型预测飞机爬升率性能。尽管该计划的范围很小，但它显示了数字工程令人难以置信的应用前景，以及试验鉴定在数字工程中发挥的核心作用。