训练严格、装备精良是各军事强国的名片。军事实力除了建立在先进作战装备的基础上，也依赖于训练技术和训练装备的有力支撑。航空装备的“灵活敏捷”以及“相对昂贵”这两个特点，给实战化训练所需的场地建设、威胁复杂、导调控制提出了一定挑战。美空军在实战化训练方面的起步早、发展快，除了每年度开展系列演习演训活动甚至有时用实战补充训练以外，还投入资金用于提升综合测试和训练基础设施。对于涉及到复杂场景和联合战术的“高级”训练，将逐步迁移到虚拟环境以满足多方面的约束要求。
2017年9月，美空军发布了《空军2035年作战训练基础飞行计划》，该计划描述了美空军对实装训练和虚拟训练环境的愿景，确定了相关资源和使用需求的优先次序，并为获取能力需求制定一条时间线。一方面强调了“高级”训练能力必须跨越多代飞机和相关训练系统，能够连接到虚拟环境中进行高保真测试和训练，提高分布式训练网络能力和互操作性。另一方面强调了系统工程思想和开放式系统架构要求。 《空军2035年作战训练基础飞行计划》将开放系统架构定义为一种标准，描述了分布式数据处理系统的分层层次结构或模型：（1）使系统的设计、开发、安装、操作、改进和维护等操作能在多层级结构中的一层或多层中执行；（2）允许每个层级提供一组可访问的功能，这些功能可以由其上一层级控制和使用；（3）使每个层级都能在不影响其他层级的情况下实现；（4）在不改变其余层级现有设备、程序和协议的前提下，允许通过修改一层或多层来改变系统性能。 
美空军2035年作战训练基础飞行计划的13个主要内容
美空军空中作战司令部（ACC）在《空军2035年作战训练基础飞行计划》指导下提出了作战测试和训练基础设施（OTTI）计划，将其作为未来训练概念的一部分。OTTI目标提高利用训练相关基础设施和系统改进的能力，在建模仿真领域包含了联合仿真环境、模拟器分布式训练、通用模拟器架构、相关政策这几大任务。 美空军认为在虚拟环境中进行训练，在数据方面有以下两方面优势：一方面是在没有实装训练带来的安全约束后，虚拟环境训练产生的数据准确性更贴近实战。另一方面是在虚拟环境训练可以产生并记录关于飞机和飞行员能力更详细、更全面的重要数据。 2021年空军作战集成能力目标提倡在OTTI基础上单独提出了虚拟OTTI，并让两者采取统一的方法，使空军能够将更多训练从真实世界转移到虚拟世界，缩小测试和训练差距。事实上，虚拟OTTI也是《2023年计划目标备忘录》中提到的十大关键能力之一。 
美军模拟器建设发展情况总结（截至2022财年）
为落实虚拟OTTI工作，美空军装备司令部全周期管理中心敏捷作战支持局模拟器项目办公室（简称AFLCMC/WNS）在牵头组织空战模拟器通用体系架构要求和标准（SCARS）计划。AFLCMC/WNS负责采购、运营和维护美空军分布在世界各地数千台不同类型模拟器。尽管美空军每年都会采购新的模拟器，但历史上模拟器的采购上往往与飞机研制没有强相关。通常，当前模拟器的合同会对硬件和软件、体系结构、设计文档以及网络安全提供“过时”约束条件。虽然模拟器利用不断改进的技术，但一些设备已经有40年的历史，并非所有系统都是数字化的。许多遗留模拟器的架构和设计，早于基于模型的系统工程（MBSE）的理论出现。 SCARS是为历史上独立发展的模拟器建立标准化技术基线，并从OTTI的角度扩大其可访问性。SCARS计划将开发一个通用架构，整合和标准化美空军的飞行模拟器，并目标在分布式、网络化和网络安全方面取得进一步突破。在标准规范和通用应用程序、软硬件的支持下，使美空军能够将模拟器连接在一起，简化远程软件更新和信息的快速分发，最终构建丰富训练环境和实现多域联合训练。 SCARS计划获批9亿美元的最高限额，截至到2030年6月，是一项长期持续性工作，用10年时间逐步建立美空军模拟器开放架构。美空军将使用新的通用架构对分布在300个站点的大约2400台模拟器进行更新。当前的阶段任务要求以A-10和KC-135模拟器为试点，用新标准完成9个站点的升级。CAE美国公司在收购了L3公司仿真和训练业务后，成为美空军模拟器通用体系架构要求和标准（SCARS）计划的主承包商。 - 网络安全混合云基础设施，提供集中运营和服务，包括SCARS基线要求和产品库
- 具有开发、安全和运营（DevSecOps）和MBSE能力的SCARS数字工程环境（DEE）作为现场设备（OPE）提供给训练系统支持中心（TSSC）
- 使用经批准的开源应用程序和通用模拟器应用程序扩展SCARS库，以供多个平台/模拟器复用
截止到2022年底，SCARS在以下7个方面取得了进展： （1）有18家合作单位签署了参与SCARS开发的合同。 （3）按照IOC标准完成对现有A-10C模拟器漏洞的首次扫描。 （5）启动地理空间数据存储库合同，为所有模拟器开发权威数据库 （6）将仿真应用程序迁移到虚拟机和容器中为常见类型的模拟器定义政府参考架构以支持增量3标准 （7）与空军实验室合作，评估新架构的实时模拟器性能（如哪些应用程序在虚拟机和容器中工作得最好）
按照美国防部数字工程战略所述，这种数字工程转型对于应对新威胁、保持优势和利用技术进步是必要的。数字工程战略阐明了五个目标：（1）规范模型的开发、集成和使用，为项目和复杂组织体决策提供信息；（2）提供持久、权威的单一真相源；（3）整合技术创新，改进工程实践；（4）在利益相关者之间建立协作环境，以便在利益相关者之间开展活动、协作和沟通；（5）转变文化和基础设施，以在整个生命周期中采用和支持数字工程。数字工程的实施为空军用仿真技术开展训练以及在真实、虚拟和建设性仿真（LVC）环境中的实装系统带来了一系列机遇和挑战。这些挑战包括将封闭的专有训练体系架构演变为模块化的开放系统，这些开放系统可以复用通用化系统组件，在本地和分布式云环境中实现虚拟化仿真设计。必须在快速变化的作战和技术环境中应对这些挑战。
SCARS倡议采用数字工程理论方法来设计、开发、维持和升级空军模拟器。SCARS数字工程战略包括为模拟器创建作战训练和测试基础设施复杂组织体系统模型（OTTI-ESM）和政府参考体系架构（GRA），该模型描述了符合AFLCMC/WNS基于模型的系统工程（MBSE）风格指南的所需结构、接口和行为，使用了基于系统建模语言（SysML）。 OTTI-ESM的目的是管理复杂组织体，允许AFLCMC/WNS通过识别常用组件来发挥规模经济优势。OTTI-ESM中的信息使用更严格风险管理控制措施，增强了网络安全态势。信息安全组织和授权官员可按要求访问相关信息，以评估安全风险。OTTI-ESM通过确定必要的接口和信息，支持开展LVC训练。此外，它还将用于识别模拟器体系架构元素，支持在数小时内解决复杂组织体级问题，相比以前使用遗留系统则需要数周的时间来解决。考虑到复杂组织体的规模，如果由一个单位牵头建模，OTTI-ESM不太可能按时完成。为解决这一问题，补充OTTI-ESM的系统模型由各个模拟器承包商或项目办创建。这些模型定期交付，并根据各个项目计划集成到OTTI-ESM中。 在SCARS倡议的支持下创建的政府参考架构（GRA）是通用模拟器架构的高级定义。它主要被设想为识别模拟器的通用体系架构元素的一种手段。它用作设计新模拟器的参考模型，也可以用作将现有模拟器迁移到新架构下通用软件功能的工具。GRA开发遵循典型系统工程方法的分解过程，一般从模拟器需求和功能开始。在识别实际组件之前，这些组件被进一步分解为系统和子系统。该建模工作结合了SCARS标准和要求，并将其与模型的适当部分相关联。模型内容由SCARS工程能力委员会（SECB）确定。来自各个领域的主题专家确定主要系统的候选子系统和需求。一般情况下，每个子系统都包含了相关要求，并构建了接口。当每个主要的系统架构都处于可用状态时，SECB对所提出的系统架构进行审查。一旦获得批准，它将被集成到由SCARS主承包商构建和维护的总体参考架构模型中。GRA必须具有足够的质量才能实现其目的，模型质量指标包括可用性、模块化、功能性和开放性。高质量的GRA必须具有适当的细节和范围。细节太少的架构模型将无法实现GRA的目的。初始约束太多会降低SECB识别能力，范围太宽将难在合理的时间范围内完成。 SCARS计划重点管理那些可以被不同模拟器设备使用的软件。由于使用了模块化开放系统方法（MOSA），模拟器的标准化接口是已知且受控的，以可以根据需求和技术变化被其他方案取代。这提高了模拟器全寿命周期的适应性，降低了维持成本。例如，如果一个特定的瞄准吊舱可以安装在多个平台上，那么该吊舱的仿真软件将成为包含在通用软件库中作为候选对象，以便随时在这些平台的模拟器上使用。在后续每次升级瞄准吊舱软件时，复杂组织体中所有用户都将同步获得一致的升级包。
模拟器行业在历史上长期属于装备的“副业”，对其的统筹监管不强。很长一段时期内，“低端化”、“门槛低”成了行业特色。当前在大国竞争战略下，实战化训练要求提高，对模拟器行业的整顿迫在眉睫。
从美空军的经验可看出，在计划开始阶段模拟器设计的复杂性会给MBSE的实施带来较大的成本但成果却不显著，容易遭到各自声音反对的。SCARS计划能投入9亿美元以及持续10年的研究周期，说明美空军下决心将通用模拟器架构作为提升LVC训练的重要抓手。开发通用模拟器架构是“前人栽树后人乘凉”的事业，就像将碎片信息首次迁移到信息化系统一样，先苦后甜，从全寿命角度“算总账”最终经济上是受益的。
在复杂大系统级项目的运行工程中，军方科研机构的直接牵头参与或者“背书”是多个承包商参加的工作至关重要。选择有工程能力和协调能力的军方科研机构参与技术研究，把握研制进展，规定参考模型，能更好发挥多单位分工并行开发的规模优势。
