Simulatoren in der Luftwaffe EUROFIGHTER ASTA in der Nutzung sowie Ausblick A400M

Guido Sperling / Heiko Koch

Pilot betritt den EUROFIGHTER Full Mission Simulator (FMS)
(Foto: Luftwaffe/Ulrich Metternich)

Simulation und Ausbildung

Gibt man in einer Internet-Suchmaschine die Wörter „Simulation“ und „Ausbildung“ gemeinsam ein, erhält man mehr als 2,2 Millionen Treffer. Die Thematik scheint also von großer Bedeutung zu sein. Doch aus welchem Grund? Eine Analyse ergibt folgendes Bild: Die Vorteile der Nutzung von Simulatoren in der Aus- und Weiterbildung wie auch in der Einsatzvorbereitung und –auswertung sind deutlich erkennbar. So ist ein Simulator unabhängig von Umwelteinflüssen, wie z.B. den äußeren Wetterbedingungen; er steht rund um die Uhr zur Verfügung, ermöglicht die Ausbildung im Umgang mit Extremsituationen und schont Ressourcen – vornehmlich das entsprechende Originalgerät. Er kann wesentlich leichter modifiziert werden als das reale System. Darüber hinaus sind Simulationen exakt reproduzierbar. Und die Nachteile? Sofern man nicht verdrängt, dass eine Simulation ein Ereignis ist, welche die ganze Dynamik der Realität und insbesondere das menschliche Verhalten nicht vollständig abzubilden vermag – quasi keine.
Die Autoren sind Oberstleutnant Guido Sperling vom Kommando Luftwaffe 2 II c und Technischer Oberregierungsrat Heiko Koch vom BAAINBw L 6.3.

Flugsimulatoren

Die ersten Flugsimulatoren wurden um 1910 entwickelt. Sie waren bewegliche Plattformen mit Pilotensitz, die bei Bewegung des Steuerknüppels ihre Lage ähnlich wie ein echtes Flugzeug änderten. Der angehende Flugzeugführer musste nun verschiedene Fluglagen kontrollieren.
Heutige sogenannte Full Mission Simulatoren (FMS) bieten deutlich mehr. Bedingt durch die Leistungsfähigkeit moderner Computer- und Projektionssysteme stellen sie die Realität in einer Komplexität nach, die früher unvorstellbar erschien. Instrumentenanordnung, Geräusche, Bewegungen, Haptik etc. bilden das Originalsystem akkurat nach. Viele Simulatoren verfügen mittlerweile über originale Flugzeug Hard- und Software, welche somit einer Testbank vergleichbar zum Einsatz gelangen. Dies lässt obendrein technische bzw. operationelle Weiterentwicklungen in einer stressfreien Umgebung zu und trägt einschlägig zur Verbesserung der Technik und auch der Bedienbarkeit bei.
Moderne Sichtsysteme, Wettersimulation, komplexe Szenarien angereichert durch computergenerierte Mit- und Gegenspieler mit einem hohen Grad von künstlicher Intelligenz bilden die Umwelt in einem Maß ab, die vergessen lässt, dass man in einem Simulator sitzt. Dies ermöglicht seit einigen Jahren auch im Simulator ein intensives taktisches Training. Nicht zuletzt aus diesem Grund ist zu beobachten, dass die Mehrzahl der verfügbaren Simulatorstunden eines FMS der Einsatzvorbereitung, Weiterbildung und Zertifizierung ausgebildeter Piloten dienen und weniger für die Erstausbildung genutzt werden.
Zusätzliche Möglichkeiten ergeben sich durch die Vernetzung von Simulatoren über standardisierte Schnittstellen. Dadurch werden komplexe Übungen in einem gemeinsamen Trainingsszenario möglich.

Simulationssysteme in der Luftwaffe

Die Luftwaffe verfügt bereits heute über eine große Anzahl an eingeführten Simulationssystemen (SimSys). Diese wurden in erster Linie für die waffensystemspezifische Ausbildung entwickelt und eingeführt. Das bleibt auch weiterhin ihre primäre Aufgabe.
Um die Realitätsnähe der Einsatzvorbereitung weiter zu steigern ist angestrebt, die Vernetzung der Simulationssysteme – wo sinnvoll und möglich, voran zu treiben. Aufgrund ihrer inhärenten Einbindung in die NATO-Struktur strebt die Luftwaffe verstärkt eine Beteiligung an dieser vernetzten Form der Simulation an. In diesem Zusammenhang wurde Anfang 2013 durch den Inspekteur der Luftwaffe das Konzept zur Simulationsunterstützung in der Luftwaffe erlassen. Dies sieht unter anderem die Implementierung eines Simulationsverbundes Luftwaffe (SimVbuLw) vor.
Die Verwendung von Simulatoren in der Luftwaffe soll im Weiteren beispielhaft an zwei fliegenden Waffensystemen verdeutlicht werden: Dem in Nutzung befindlichen EUROFIGHTER (international auch unter dem Namen TYPHOON bekannt) und dem künftigen Airbus A 400M ATLAS.

EUROFIGHTER (EF)

Im Zuge der Entwicklung eines der modernsten fliegenden Waffensysteme Europas wurde das von Eurofighter GmbH geführte Konsortium 2001 mit der Entwicklung eines komplexen Trainingssimulators für die EUROFIGHTER Nationen Deutschland, Großbritannien, Italien und Spanien beauftragt. Aufgrund der hohen Komplexität des Vorhabens haben sich die beteiligten Firmen die verschiedenen Bereiche des Trainingssimulators aufgeteilt. Die Simulation des Waffensystems und das Cockpit wurden von den EUROFIGHTER Partnerfirmen entwickelt. Die Simulationsumgebung – das sogenannte Synthetic Environment, wurde von europäischen Rüstungsfirmen entwickelt, die über das erforderliche Know-how verfügen.
Der EUROFIGHTER Simulator wird als Aircrew Synthetic Training Aids (ASTA) bezeichnet und seit 2006 bei der deutschen Luftwaffe zur Pilotenausbildung eingesetzt. Das Herzstück der Anlage bilden der Full Mission Simulator (FMS) und der Cockpit Trainer/Interactive Pilot Station – Enhanced (CT/IPS-E).
Der FMS besitzt ein Sichtsystem mit einem 360 Grad Rundumblick und nutzt zur Darstellung mehrere High-End Videoprojektoren mit hoher Auflösung. Mit ihm kann das gesamte Einsatzspektrum des EUROFIGHTER simuliert werden. Der CT/IPS-E hat ein Sichtfeld von maximal 230 Grad. Er wurde vor allem für das Anfangstraining sowie als Darstellung eines „Trainingspartners“ für den Piloten im FMS entwickelt, kann aber wesentlich mehr. In beiden Systemen befindet sich ein Cockpit mit originalen Luftfahrzeugteilen, um das echte „Look-and-Feel“ nachzubilden. Des Weiteren kommt im EF ASTA die Original- Waffensystemsoftware, als „re-hosted“ Software, zum Einsatz.

EUROFIGHTER Full Mission Simulator (FMS) – Luftbetankung am Airbus A310 MRTT
(Foto: Luftwaffe/Ulrich Metternich)

Cockpit Trainer (CT)
(Foto: Airbus Defence & Space)

Für die komplexen Rechenvorgänge im Waffensystem, in der nachgebildeten Umwelt sowie zur Darstellung der Simulation auf der Projektionsfläche, werden mehrere Großrechner benötigt, die in klimatisierten Räumen untergebracht sind.

Neben dem FMS und CT/IPS-E gibt es noch die sogenannten „Ancillaries“, die es erst ermöglichen, ein taktisch-operationelles Training am EF ASTA durchzuführen.
Mit Hilfe des Database Generation System (DBGS) wird die komplette Umwelt (Terrain, etc.) erstellt. Der Lesson Planer and Scenario Generator (LPSG) wird zur Planung der Stunden und Szenariengenerierung verwendet. Die Instructor Operation Station (IOS) wird während der Trainingsmission vom Fluglehrer zur Kontrolle der Mission sowie Ausbildung und Evaluierung der Piloten benutzt und die Debriefing Facility (DBF) wird, wie der Name schon verrät, im Anschluss der Mission für die Nachbesprechung der Ausbildungsmission verwendet.
Jeder deutsche EUROFIGHTER Verband ist mit einem EF ASTA ausgestattet. Dieser wird zusammen mit dem realen Waffensystem als integraler Bestandteil der fliegerischen Ausbildung und Einsatzvorbereitung intensiv von den Piloten genutzt.
Doch wie bewerten die betroffenen Piloten „ihren“ Simulator? Zur Akzeptanz des EF FMS führt Oberstleutnant i.G. Jan Gloystein, zuständiger Referent im Kommando Luftwaffe und selbst EUROFIGHTER-Pilot, aus:
„Die Integration des EF ASTA ist bereits heute aus der fliegerischen Aus- und Weiterbildung nicht mehr wegzudenken. Seit nunmehr acht Jahren wird in den EF Simulatoren der Taktischen Luftwaffengeschwader jeder Pilot intensiv mit der Simulationswelt in Kontakt gebracht. Deshalb besteht das fliegerische Jahresprogramm eines Kampfpiloten aus einem verpflichtenden Mix von Realflug- und Simulatorstunden. Die Simulationswelt bietet dabei täglich die Möglichkeit der größten Herausforderung, während dies in Realita nur bei einzelnen Hochwertübungen, wie beispielsweise RED FLAG in den USA, erzielt werden kann. Schlussendlich kann im Simulator jedoch jederzeit angehalten und Fehler korrigiert, bzw. so nachbesprochen werden, dass diese im Realflug nicht mehr eintreten. Der ASTA professionalisiert uns Jetpiloten und ist mittlerweile ein anerkannter „Enabler“ innerhalb des Prozesses Human Performance und Crew Ressource Management Training.“

Oberstleutnant i.G. Jan Gloystein und „sein“ Waffensystem
(Foto: Luftwaffe/Jan Gloystein)

Mit dem Waffensystem EUROFIGHTER steht für den Piloten nicht mehr primär das Lenken des Luftfahrzeuges im Vordergrund, sondern der Einsatz der Waffen und Sensoren, d. h. der Pilot soll sich ganz auf die Taktik und Bedienung des Waffensystems konzentrieren.
Zu den Trainingsinhalten im Einzelnen gehören bspw. das Conversion-to-Type-Training (Umschulung auf ein anderes Luftfahrzeug) bis hin zum Combat Ready Status (volle Einsatzfähigkeit), das Entwickeln und Erproben von Einsatztaktiken, das Mission Rehearsal, kooperative Trainingsformen (Formationsflug und Multi Aircraft Operations) sowie die Luftbetankung.
Mit einer der wichtigsten Aspekte ist allerdings die Vernetzung des FMS und des CT/IPS-E Cockpits im EF ASTA, so dass 2-Ship Missionen (Standardflugformationen mit zwei Luftfahrzeugen) im Simulator trainiert werden können

Pilot in enger Formation mit zweitem EUROFIGHTER
(Foto: Luftwaffe/Ulrich Metternich)

Um komplexere operationelle Szenarien zu trainieren, können die militärischen und zivilen Fluglehrer (ehemaliges Lehrpersonal der Bundeswehr) zusammen mit einem Synthetic Environment Spezialisten verschiedene Missionen bzw. Übungen an dem Lesson Planner Scenario Generator (LPSG) planen und erstellen.
Diese Szenarien bilden alle anderen „Mitspieler“ – sogenannte Computer Generated Forces (CGFs) mit dynamischen Charakteristiken und taktischen Verhalten – ab, die zur Erfüllung der jeweiligen Lernziele in einer Ausbildungsmission benötigt werden; angefangen von einfachen Trainingsmissionen für neue Flugschüler bis hin zu komplexen taktischen Missionen für die Einsatzvorbereitung von erfahrenen Piloten. Diese Szenarien lassen sich weiterhin, angepasst an den Lernfortschritt, während der Mission um verschiedene Mitspieler sowie zusätzliche Taktiken dynamisch erweitern. Die Szenarien lassen sich speichern und können bei Bedarf immer wieder für das Training eingesetzt werden.
Sobald Datenbasen und Szenarien für den Simulator vorliegen, kann die taktisch operationelle Ausbildung für den Piloten mit der Missionsplanung beginnen.
Nachdem die Lerninhalte für die Mission bekannt und die individuellen Missionsvorbereitungen abgeschlossen sind, kann er sich in das Cockpit des Full Mission Simulators oder des Cockpit Trainers setzen und mit seiner Trainingsmission beginnen.
Von der Lehrerkonsole – der IOS – aus kann das Lehrpersonal die Piloten ausbilden und evaluieren sowie den kompletten Ablauf der Mission beobachten und ggf. zur besseren Umsetzung der Lernziele beeinflussen.

Instructor Operating Station (IOS) – Steuerkonsole für das Lehrpersonal
(Foto: Luftwaffe/Ulrich Metternich)

Bei einer realen Trainings- bzw. Einsatzmission mit dem Waffensystem können während des Ablaufes unvorhergesehene Dinge passieren. Beispielsweise tauchen feindliche Kräfte auf, wo keine sein sollten, das Wetter kann sich ändern, das Missionsziel ändert sich aufgrund unvorhergesehener Ereignisse oder es tritt ein technischer Defekt am Waffensystem auf. Mit der IOS lassen sich während des Trainings diese verschiedenen Parameter dynamisch beeinflussen. Durch die Möglichkeiten dieser dynamischen Änderung wird das Training wesentlich realistischer.
Nach Abschluss der Trainingsmission kann der Fluglehrer zusammen mit dem oder den Flugschülern in einem speziell dafür vorgesehen Raum, dem Debriefing Theater, das Mission Debriefing durchführen. Hierbei wird der Ablauf der Mission detailliert aufgearbeitet.
Bei einer realen Mission liegen nur die Daten vor, die während des Fluges vom Waffensystem gesammelt sowie vom Piloten oder Fluglehrer (im Doppelsitzer) festgehalten wurden. Im EF ASTA stehen weitaus mehr Daten zur Verfügung, da die komplette Mission aufgezeichnet wird. Es können alle Parameter, wie bspw. Aktionen des Piloten, Sprechfunk, Waffenparameter, Lagebild, Verhalten der CGFs, Aktionen des Fluglehrers, etc. zu jedem Zeitpunkt gestoppt und betrachtet werden. Zusätzlich kann die Mission aus Sicht des Piloten oder als sogenannte „Stealth View“, die Sicht auf das Waffensystem von außen, dargestellt werden.
Dadurch ergeben sich sowohl für den Piloten als auch für das Lehrpersonal gegenüber dem Debriefing eines realen Fluges deutlich bessere Möglichkeiten, das taktisch operationelle und fliegerische Knowhow zu optimieren.
Um auch weiterhin einen hohen Trainingsstandard gewährleisten zu können, muss ein Simulator den aktuellen Rüstzustand des Waffensystems abbilden und neue operationelle Rahmenbedingungen berücksichtigen. Daher wird der EF ASTA kontinuierlich modernisiert und angepasst. Aktuell ist hier die Anpassung an die Luft-Boden-Rolle „Phase 1 Enhancements“ zu nennen. Hierdurch wird die volle Luft-Boden Trainingsmöglichkeit realisiert. Auch trägt der Pilot im EF ASTA derzeit nur einen Fliegerhelm ohne Helmet Mounted Symbology System (HMSS). Dies wird sich demnächst ändern. Denn durch das Gegenstück im Flugzeug, das sogenannte Helmet Equipment Assembly (HEA) eröffnen sich komplett neue taktische Möglichkeiten, die sich insbesondere gut auch im EF ASTA trainieren und verifizieren lassen werden.
Als weitere Aufgabe steht die Integration der EF ASTA in den künftigen Simulationsverbund der Luftwaffe (SimVbuLw) an.

Ausblick A400M

Nach heutiger Planung wird die Luftwaffe noch in diesem Jahr das erste Transportflugzeug vom Typ A400M übernehmen. Das hochwertigste Element für die fliegerische Ausbildung wird der Full Flight Simulator (FFS) A400M darstellen, den die Firma Thales Training Systems im Unterauftrag von Airbus Military Sociedad Limitada (AMSL) fertigt. Die wesentlichen Bestandteile des FFS A400M sind der originalgetreue Nachbau des Flugzeugcockpits, das Bewegungssystem und das Sichtsystem. Dabei baut man auf eine Mischung aus Bewährtem und Neuem. So sind Teile des Cockpits sowie das Bewegungssystem des FFS A400M identische Nachbauten des Airbus A380 Simulators. Das Sichtsystem stellt demgegenüber eine vollständige Neuentwicklung dar. Alle Instrumente im Cockpit des FFS A400M sind Originalflugzeugteile.
Mit dem Bewegungssystem können nahezu alle Fluglagen, Flugzustände und Missionen, einschließlich Tiefflug simuliert werden.
Mittels hochauflösender Videoprojektoren wird den Piloten die Sicht nach Außen rundum wirklichkeitsgetreu präsentiert. So wird die Umwelt mit Gelände, Wetter, usw. dargestellt.

Außensicht Full Flight Simulator (FFS) A 400M
(Foto: Airbus)

In ein entsprechendes taktisches Szenario können in der Simulation auch Bedrohungen, wie beispielsweise eine anfliegende radargelenkte Flugabwehrrakete, integriert werden.
Zusätzliche Ausbildungsoptionen ergeben sich durch die LAN-Verbindung zum Verfahrens-/Prozedurtrainer und der Möglichkeit der lokalen Vernetzung mit einem zweiten FFS A400M. Die Integration des FFS A400M in den SimVbuLw ist grundsätzlich möglich – wird jedoch in der Einführungsphase des A400M noch nicht im Fokus stehen.
Die Luftwaffe übernimmt im Rahmen der Übereinkunft mit Frankreich die fliegerische Grundausbildung zum Erwerb der fliegerischen Musterberechtigung A400M gemäß den Vorgaben der EU – Flight Crew Licensing (EU – FCL). In diesem Zusammenhang wird Mitte 2015 am Standort Wunstorf der Ausbildungsbetrieb mit den bis dahin zu liefernden Ausbildungsmitteln einschließlich des FFS A400M beginnen. Bis zu diesem Zeitpunkt erfolgt diese Ausbildung noch am internationalen Ausbildungszentrum bei Firma AMSL in Sevilla/ESP.

Fazit

Der technologische Fortschritt, ein sich dynamisch veränderndes Einsatzspektrum sowie wirtschaftliche Rahmenbedingungen nehmen maßgeblichen Einfluss auf die Belange der gesamten Luftwaffe. Deren Folgen beeinflussen nachhaltig die Einsatzmöglichkeiten und in Folge die Ausrichtung moderner Ausbildungsmittel und -methoden. Komplexe Waffensysteme erfordern in diesem Zusammenhang adäquate Trainingsmöglichkeiten. Die vorgestellten Simulatoren erfüllen diesen Anspruch.
„Vom Einsatz her denken“ bedeutet aber zusätzlich, dass über die Grenzen des einzelnen Waffensystems hinaus gedacht werden muss. Schließlich ist beispielsweise der reine Luftverteidigungseinsatz kein Selbstzweck, sondern impliziert auch eine Aufklärungs- und Führungsleistung. Diese komplexen Abläufe sind künftig vermehrt im Rahmen von Verbundsimulation standardisiert zu beüben. Zur Erweiterung der taktischen Fort- und Weiterbildung sowie zur Verbesserung der Einsatzvorbereitung soll mit Hilfe dieser Simulationsform das Einsatzspektrum der Luftwaffe von einzelnen Missionen bis hin zu komplexen Luftoperationen realitätsnah abgebildet werden können. Durch entsprechende Vernetzung entsteht ein virtueller Übungsraum. Die Einsatzverbände der Luftwaffe sollen dabei aus ihren Standorten und Friedensausbildungsstellungen heraus im streitkräftegemeinsamen wie auch multinationalen Rahmen, virtuelle Einsätze planen, trainieren, durchführen und auswerten können. Konzeptionell seitens der Luftwaffenführung hinterlegt sind die diesbezüglichen Vorgaben mit Leben zu erfüllen.
Hierzu ist ein Simulationsverbund Luftwaffe (SimVbuLw) herzustellen, der die einzelnen waffensystemspezifischen Simulatoren, Simulations- und Realsysteme an den Standorten der Luftwaffe miteinander vernetzt und ein gemeinsames Üben komplexer Szenarien ermöglicht.
Er bedarf der Steuerung von zentraler Stelle.
Dazu wächst zurzeit die Simulationszentrale Luftwaffe (SimZLw) am Standort Köln auf. Sie wird auch die Entwicklung der Szenarien, Ressourcenplanung, Schiedsrichterfunktion und Auswertung der Verbundsimulationen leisten.

Simulationszentrale der Luftwaffe (SimZLw) in Köln.
(Foto: Luftwaffe)

Die materielle Ausstattung der SimZLw, Bereitstellung der Netzleitungen des SimVbuLw und technische Anbindung der Simulatoren der einzelnen Verbände erfolgen unter Rückgriff auf das Portfolio des bundeswehrgemeinsamen Projektes „Simulations- und Testumgebung der Bundeswehr (SuTBw)“.
Damit ist die Luftwaffe im Feld der Simulation auf gutem Wege und behauptet sich im internationalen Vergleich.

Quelle: wt Wehrtechnik, II/2014