U-2“蛟龍夫人”（英文：U-2 Dragon Lady）是由美國(guó)洛克希德·馬丁公司臭鼬工廠在20世紀(jì)50年代研發(fā)的一種單座、單引擎、高空或臨近空間偵察和監(jiān)視飛機(jī)，可提供信號(hào)、圖像、電子測(cè)量和信號(hào)等各種形式的情報(bào)。U-2能提供高空、全天候晝夜的監(jiān)視和偵察，為美國(guó)和盟國(guó)的決策者應(yīng)對(duì)沖突提供關(guān)鍵圖像和信號(hào)情報(bào)，包括和平時(shí)期的指示和警告、低強(qiáng)度沖突和大規(guī)模敵對(duì)行動(dòng)。
從20 世紀(jì) 40 年代末，美國(guó)海軍和空軍開(kāi)始嘗試對(duì)蘇聯(lián)進(jìn)行空中偵察。而到了50年代初，蘇聯(lián)開(kāi)始屢屢擊落美國(guó)軍隊(duì)的偵察機(jī)，迫使美國(guó)研制更先進(jìn)的高空偵察平臺(tái)。1954年11月26日，中情局“水音計(jì)劃”（Project Aquatone）啟動(dòng)，U-2研發(fā)正式開(kāi)始。為了達(dá)到減重并多搭載燃料的目的，凱利·約翰遜在U-2的設(shè)計(jì)中借鑒了滑翔機(jī)的設(shè)計(jì)理念。在1965年，約翰遜重新設(shè)計(jì)一個(gè)新U-2R型偵察機(jī)，改善了整體的飛行特性。
U-2由美國(guó)洛克希德·馬丁公司研制，于1955年8月秘密完成首飛，1956年開(kāi)始服役。該系列的最后一架飛機(jī)于1989 年建造。U-2偵察機(jī)一開(kāi)始被中央情報(bào)局(CIA) 和美國(guó)空軍(USAF) 用于監(jiān)測(cè)電子輻射、對(duì)高層大氣進(jìn)行采樣以獲取核武器試驗(yàn)的證據(jù)，經(jīng)常深入蘇聯(lián)、中國(guó)等國(guó)領(lǐng)土深處進(jìn)行拍攝。1960年5月1日，一架U-2在蘇聯(lián)上空被擊落。1962年一架 U-2 拍攝的照片證實(shí)了蘇聯(lián)在古巴部署了核武器導(dǎo)彈，導(dǎo)致古巴導(dǎo)彈危機(jī)。1962年9月至1967年9，中國(guó)大陸總共擊落5架U-2飛機(jī)。
現(xiàn)在最新型號(hào)的U-2S偵察機(jī)，可以在陸海空天多個(gè)領(lǐng)域的所有戰(zhàn)術(shù)、作戰(zhàn)和戰(zhàn)略級(jí)別上同時(shí)安全地進(jìn)行通信。U-2S能夠通過(guò)衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)加裝開(kāi)放任務(wù)系統(tǒng)兼容的航空電子套件，U-2S可以和海上和各種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行情報(bào)共享。U-2S可以為PAC-3等地面火力提供實(shí)時(shí)情報(bào)信息。通過(guò)Link-16數(shù)據(jù)鏈，U-2S可以和美國(guó)軍隊(duì)所有四代主力戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行通訊。U-2S還能夠接入F-22的飛行平臺(tái)間數(shù)據(jù)鏈（IFDL）和F-35戰(zhàn)斗機(jī)的多功能先進(jìn)數(shù)據(jù)鏈（MADL），和美軍的五代機(jī)進(jìn)行雙向信息共享。2021 年，美國(guó)空軍宣布打算在 2026 年之前讓 U-2 退役，將用RQ-480等隱身穿透性高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人駕駛飛機(jī)代替。
發(fā)展歷程
研制背景
在美蘇冷戰(zhàn)開(kāi)始后，如何透過(guò)鐵幕來(lái)搜集蘇聯(lián)內(nèi)部的軍事情報(bào)，就成為美國(guó)一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略性舉動(dòng)。由于東西方的嚴(yán)重軍事對(duì)峙和封鎖，傳統(tǒng)的間諜、電報(bào)、電話(huà)、無(wú)線電通訊等傳遞情報(bào)的手段難度越來(lái)越大。美國(guó)通過(guò)從德國(guó)繳獲了大量有關(guān)德國(guó)空軍航拍的蘇聯(lián)照片，雖然這些資料很快就失去了時(shí)效性，但讓美國(guó)發(fā)現(xiàn)高空航拍成為秘密獲取蘇聯(lián)內(nèi)部信息的有效辦法。
從20 世紀(jì) 40 年代末，美國(guó)海軍和空軍開(kāi)始嘗試對(duì)蘇聯(lián)進(jìn)行空中偵察。他們?cè)贐-47中型轟炸機(jī)上安裝了照相機(jī)和電子偵察設(shè)備，用這種改裝的RB-47收集蘇聯(lián)的雷達(dá)信號(hào)，拍攝敏感軍事目標(biāo)。有時(shí)候RB-47能深入到蘇聯(lián)境內(nèi)700公里實(shí)施偵察。而到了50年代初，蘇聯(lián)開(kāi)始屢屢擊落美國(guó)軍隊(duì)的偵察機(jī)，迫使美國(guó)研制更先進(jìn)的高空偵察平臺(tái)。
美國(guó)首先提出高空照相偵察概念的是一位退役空軍指揮官理查德·萊霍恩（RICHARD LEGHORN），在戰(zhàn)后他進(jìn)入柯達(dá)公司工作。他首先提出了“開(kāi)放天空”的概念，就是讓美蘇互相空中偵察避免核大戰(zhàn)發(fā)生。當(dāng)時(shí)這一理念無(wú)法實(shí)行，但是美國(guó)空軍卻對(duì)萊霍恩的思路很贊賞，最后征召其返回現(xiàn)役任命為萊特航空發(fā)展中心 (WADC)偵察系統(tǒng)分部的負(fù)責(zé)人。萊霍恩明確表示美國(guó)要開(kāi)發(fā)先進(jìn)高空偵察機(jī)來(lái)刺探蘇聯(lián)內(nèi)部信息，未來(lái)還將使用包括衛(wèi)星偵察等各種手段。此外萊霍恩在在1957年成立“Itek”公司，該公司研制的各種偵察相機(jī)，直接應(yīng)用于后來(lái)的U-2偵察機(jī)。因此理查德·萊霍恩曾被認(rèn)為是U-2發(fā)展的重要人物。
1953年1月，美國(guó)空軍開(kāi)始尋求更專(zhuān)業(yè)的高空偵察平臺(tái)。當(dāng)時(shí)空軍并不想找洛克希德、波音公司和康維爾等知名飛機(jī)制造商，而專(zhuān)注于馬丁公司、貝爾飛機(jī)公司和費(fèi)柴爾德公司，原因是這些小公司會(huì)更重視軍方的訂單。當(dāng)時(shí)軍方的項(xiàng)目名稱(chēng)為“禿鷹”（Bald Eagle），要求飛機(jī)性能指標(biāo)為亞音速，作戰(zhàn)半徑超過(guò)3000公里，能達(dá)到2.1萬(wàn)米的高度，能攜帶1名飛行員和最大317公斤的載荷。上述三家公司中，馬丁公司的風(fēng)險(xiǎn)最小，很快就研制了RB-57D偵察機(jī)并裝備，費(fèi)爾柴爾德公司的設(shè)計(jì)沒(méi)有顯著的吸引力，反響最好的是貝爾飛機(jī)公司研制的“X-16”的設(shè)計(jì)。貝爾公司已經(jīng)在1954年獲得了合同，但是結(jié)果該設(shè)計(jì)卻被最終被洛克希德干擾最后被取消。
早在1953年空軍開(kāi)始尋求高空偵察平臺(tái)的時(shí)候，美軍國(guó)防部就有人通知洛克希德·馬丁公司的設(shè)計(jì)師凱利·約翰遜。約翰遜還拿到了項(xiàng)目的招標(biāo)書(shū)，并馬上按照軍方的要求以F-104戰(zhàn)斗機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了1種能達(dá)到2.2萬(wàn)米以上的概念型偵察機(jī)——CL-282，并指派洛克希德公司的一些工程師協(xié)助進(jìn)行快速攻關(guān)。為了減重讓飛機(jī)達(dá)到高空飛行的性能。約翰遜采取了各種手段，包括降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、取消起落架、使用更薄的鋁材，甚至取消了飛行員的彈射座椅。此外約翰遜還設(shè)計(jì)了一種新的高展弦比翼型，來(lái)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)在高空飛行的最小面積和展弦比。
在1954年3月，約翰遜將他的CL-282設(shè)計(jì)研究提交給五角大樓。但空軍總部拒絕了洛克希德的提議，因?yàn)樵摍C(jī)只有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，而他們已經(jīng)致力于馬丁公司的項(xiàng)目。但是空軍研究與發(fā)展助理部長(zhǎng)特雷弗·加德納對(duì)該型飛機(jī)印象深刻，還推薦給了中央情報(bào)局的首席情報(bào)分析員菲利普·斯特朗。一些專(zhuān)業(yè)航空人士也支持CL-282設(shè)計(jì)，并向空軍解釋單發(fā)飛機(jī)更輕，能飛更高而且更可靠，但空軍仍然拒絕投資。最后的結(jié)果是艾森豪威爾總統(tǒng)直接介入，將戰(zhàn)略偵察的任務(wù)轉(zhuǎn)而由中央情報(bào)局控制，批準(zhǔn)了CL-282的研發(fā)。此外CL-282最大的優(yōu)勢(shì)是承諾在1955年8月首飛，最后空軍不得不讓步支持CL-282項(xiàng)目。至此U-2偵察機(jī)才進(jìn)入研制階段。
研制歷程
在1954年11月26日，時(shí)任中情局局長(zhǎng)艾倫·杜勒斯將他的特別助理理查德·比塞爾指派負(fù)責(zé)CL-282的開(kāi)發(fā)工作，該項(xiàng)目被指定為“水音計(jì)劃”（Project Aquatone）。為了給項(xiàng)目保密，將一些原本為B-52、KC-135、F-100和RB-57使用的J57發(fā)動(dòng)機(jī)被轉(zhuǎn)用于CL-282研發(fā)。凱利·約翰遜承諾，可在8個(gè)月內(nèi)交付第一架飛機(jī)，但原始設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)生重大變化。最終的配置是根據(jù)原始的CL-282進(jìn)行了放大，并且加入了起落架。尖銳的機(jī)頭被改為鈍化，T型尾翼被更傳統(tǒng)的布局所取代。這個(gè)新設(shè)計(jì)最終被賦予“U-2”這樣一個(gè)具有欺騙性的名稱(chēng)，看上去更像是一種普通的通用飛機(jī)。
1954年12月初，約翰遜開(kāi)始組建一支由工程師和制造人員組成的團(tuán)隊(duì)。他指派迪克·博伊姆擔(dān)任項(xiàng)目工程師和主管，一起他們選擇了多達(dá)24名工程師進(jìn)行專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)工作，分別負(fù)責(zé)空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算，飛機(jī)輪廓設(shè)計(jì)應(yīng)力計(jì)算、載荷計(jì)算、機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尾翼設(shè)計(jì)、機(jī)身設(shè)計(jì)、燃油系統(tǒng)、駕駛艙、起落架、液壓系統(tǒng)、偵察系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等。另外還有專(zhuān)家負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)地勤系統(tǒng)和編寫(xiě)技術(shù)手冊(cè)。
性能和有效載荷是U-2設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。因?yàn)榕c原始的CL-282相比，U-2的重量增加了，因此設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須盡一切減輕機(jī)體和設(shè)備重量。最終U-2設(shè)計(jì)于1955年1月定稿。機(jī)身主要采用鋁合金制造，是滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的最薄規(guī)格，厚度僅為0.5毫米至1.6毫米。結(jié)構(gòu)加強(qiáng)只包括最少數(shù)量的肋骨、縱梁和加強(qiáng)板。所有蒙皮都采用凹凸鉚接，所有氣動(dòng)控制面都由鋼索操作，液壓系統(tǒng)被簡(jiǎn)化，并且主要飛行控制部件均不帶液壓機(jī)械助力。約翰遜花了兩天時(shí)間設(shè)計(jì)了輕量級(jí)起落架，采用了自行車(chē)式布局，主起落架為雙輪，還有小尾輪，都位于中心線上。最終，即使在加裝降落傘、增加300%的氧氣供應(yīng)能力、改進(jìn)剎車(chē)和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的情況下，最終的起飛總重量與最初的提案只相差不到4.5公斤。
1955年7月份，首架341號(hào)樣機(jī)組裝完成準(zhǔn)備試飛。7月25日抵達(dá)拉斯維加斯以北一個(gè)被用作測(cè)試場(chǎng)地的干湖床。此時(shí)距離洛克希德·馬丁公司獲得合同批準(zhǔn)不到8個(gè)月的時(shí)間。在8月份的兩次滑行試驗(yàn)中，試飛員萊維爾發(fā)現(xiàn)飛機(jī)的剎車(chē)系統(tǒng)存在過(guò)熱和效能低的問(wèn)題。1955年8月4日，試飛員萊維爾駕駛341號(hào)樣機(jī)成功首飛，最高高度達(dá)到2400米，總共飛行15分鐘后成功著陸，而且證明了約翰遜的主起落架先著地的說(shuō)法是錯(cuò)誤的，最好是尾輪與主起落架同時(shí)或稍微早于主起落架接地時(shí)著陸。8月8日約翰遜安排了一次“官方試飛”，邀請(qǐng)中情局、空軍和洛克希德公司的高層參觀。盡管這次試飛著陸時(shí)發(fā)生了左翼翼尖撞擊地面的事故，但約翰遜仍宣布8個(gè)月內(nèi)完成了任務(wù)，U-2研發(fā)成功。
由于U-2A型飛機(jī)很難操縱時(shí)常在試飛中發(fā)生墜毀事故，再加上被地空導(dǎo)彈不斷擊落，因此到1963年，原來(lái)中情局和空軍擁有的55架U-2A飛機(jī)已經(jīng)損失超過(guò)一半。為此約翰遜指派了一個(gè)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種命名為U-2L的改進(jìn)型號(hào)，主要是將機(jī)身增加了1.5米以增加更多的設(shè)備，但是遭到了官方的拒絕。在1965年，普惠公司研發(fā)了新的J75-P-13B發(fā)動(dòng)機(jī)，海平面推力達(dá)到7700公斤。約翰遜以此為契機(jī)，堅(jiān)持要求完全重新設(shè)計(jì)一個(gè)新U-2R型偵察機(jī)。原始的U-2機(jī)翼展長(zhǎng)24.3米，翼面積為55.7平方米。相比之下，U-2R的翼展增至31.3米，翼面積達(dá)到92.9平方米，升阻比達(dá)到27:1，增大的油箱容量，足夠讓飛機(jī)連續(xù)飛行15個(gè)小時(shí)，最高飛行高度可以超過(guò)22500米。1967年8月28日，051號(hào)U-2R偵察機(jī)原型機(jī)完成首飛，更大的操縱面和更高的臨界馬赫顯著改善了整體的飛行特性。1994年，美國(guó)對(duì)擁有的所有U-2R型偵察機(jī)進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)，主要是換裝新的通用電氣F118-GE-101非加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，改裝后的U-2R都被重新命名為U-2S。目前美國(guó)所有的U-2偵察機(jī)均為U-2S型號(hào)。
生產(chǎn)歷程
U-2采取的是洛克希德“臭工廠”的研發(fā)模式，約翰遜規(guī)定U-2飛機(jī)的工程師和繪圖員離裝配車(chē)間的距離不超過(guò)15米，任何建造上的困難和問(wèn)題可以立刻得到設(shè)計(jì)人員的支援，使得問(wèn)題可以在幾小時(shí)內(nèi)就能得到解決。
為了保密，U-2飛機(jī)的生產(chǎn)采取了一系列的措施。U-2制造車(chē)間被隔離在洛克希德加利福尼亞州伯班克工廠的一個(gè)偏僻角落。由于該地的生產(chǎn)設(shè)施有限，后來(lái)又在貝克斯菲爾德附近的奧爾代爾建立了第二個(gè)制造工廠。出于保密，正常的采購(gòu)分包程序無(wú)法實(shí)現(xiàn)。物資采購(gòu)必須把圖紙和訂單的某系敏感信息刪除。交付貨物則通過(guò)各個(gè)不引人注目的地點(diǎn)進(jìn)行路線安排。付款的賬號(hào)也是和正常的洛克希德·馬丁公司渠道分開(kāi)的特殊賬戶(hù)。為了處理與外部供應(yīng)商的交易，洛克希德還設(shè)立了虛假的公司名稱(chēng)。
洛克希德還把U-2生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，盡可能壓縮到一個(gè)車(chē)間中。金屬部件在夜間和星期天通過(guò)公司的機(jī)床進(jìn)行加工，然后隱藏起來(lái)，以防一般的白班員工看到。在前50架飛機(jī)的生產(chǎn)期間，伯班克和奧爾代爾兩個(gè)工廠僅有600人參與。設(shè)計(jì)師和制造人員在工程圖紙和程序方面采用了非常規(guī)的方法。如果一個(gè)零件必須送到外部機(jī)器加工廠，隨附的圖紙會(huì)刪除任何透露飛機(jī)配置的信息。人員只能獲取完成工作所需的最低信息。甚至一些基層工人只知道他們正在制造一架飛機(jī)，但他們對(duì)其配置或任務(wù)一無(wú)所知。但是工人們?nèi)员桓嬷灰嬖V任何人甚至是家人，他們?cè)谧鍪裁础８鶕?jù)約翰遜的指示，任何文件或藍(lán)圖都不會(huì)標(biāo)記為機(jī)密，以免在落入他人手中時(shí)引起注意。
洛克希德第一批建造了55架U-2A以及各型衍生型號(hào)，其中包括1架341號(hào)原型機(jī)，48架量產(chǎn)飛機(jī)（編號(hào)56-6675到7622），還有6架用作配件的飛機(jī)（編號(hào)56-6950到6955）。U-2R型飛機(jī)的生產(chǎn)從1967年開(kāi)始，每月生產(chǎn)1架。洛克希德公司總共生產(chǎn)了12架飛機(jī)（編號(hào)68-10329到10340）。1979年，洛克希德再度重啟U-2生產(chǎn)線，總共生產(chǎn)了37架改進(jìn)型的U-2R偵察機(jī)，也被稱(chēng)為T(mén)R-1型，編號(hào)從80-1063到80-1099。戰(zhàn)術(shù)偵察型 TR-1A于1981年8月首飛，在結(jié)構(gòu)上與 U-2R 相同。最后一架U-2飛機(jī)于1989年10月交付；1992 年所有TR-1和U-2都被命名為U-2R。1994年，美國(guó)對(duì)擁有的所有U-2R型偵察機(jī)進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)，都被重新命名為U-2S。
裝備歷程
在首批飛行員完成轉(zhuǎn)型后，中央情報(bào)局第一支飛行中隊(duì)于1956年4月組建，名義是美國(guó)航空航天局使用的氣象研究飛機(jī)，編號(hào)為第1天氣偵察中隊(duì)（WRSP-1）。到了1958年第三支部隊(duì)在日本厚木成立。中情局U-2的部署地點(diǎn)遍布全球，包括巴基斯坦、德國(guó)、挪威、土耳其等國(guó)。U-2除了刺探蘇聯(lián)的情報(bào)之外，也對(duì)英法國(guó)家艦隊(duì)以及埃及等中東國(guó)家進(jìn)行密切監(jiān)視。1974年中央情報(bào)局的所有U-2飛機(jī)全部轉(zhuǎn)讓給美國(guó)空軍。
1958年在中央情報(bào)局的協(xié)調(diào)下，中國(guó)臺(tái)灣空軍選派6名飛行員赴美接受U-2偵察機(jī)飛行訓(xùn)練。1960年11月，臺(tái)空軍成立裝備U-2偵察機(jī)的第35中隊(duì)。所有行動(dòng)的航路和目標(biāo)的決定及起飛時(shí)間，都由美方擬訂，然后密電指揮室請(qǐng)示臺(tái)灣當(dāng)局同意后，派遣飛行員執(zhí)行任務(wù)。在上世紀(jì)70年代，臺(tái)灣的U-2已經(jīng)終止活動(dòng)。直到1975年，U-2飛機(jī)才正式離開(kāi)臺(tái)灣返美。
1957年6月，美國(guó)空軍的4028戰(zhàn)略偵察機(jī)中隊(duì)也開(kāi)始接收U-2偵察機(jī)。1957年9月，美國(guó)空軍總共有5架U-2A，全部被分配到高空采樣計(jì)劃（HASP）項(xiàng)目中。在接下來(lái)的幾年里，4028中隊(duì)的飛機(jī)定期在全球范圍內(nèi)部署，包括波多黎各開(kāi)始、阿根廷、阿拉斯加州、夏威夷王國(guó)、關(guān)島、沖繩縣、巴拿馬共和國(guó)和澳大利亞。在接收中央情報(bào)局的U-2偵察機(jī)后，美國(guó)空軍在20世紀(jì)70年代末組建了第99戰(zhàn)略偵察機(jī)中隊(duì)來(lái)執(zhí)行偵察任務(wù)。
目前美國(guó)軍隊(duì)所有的U-2S“蛟龍夫人”偵察機(jī)，全都隸屬于加利福尼亞州比爾空軍基地的第9偵察機(jī)聯(lián)隊(duì)，但是會(huì)輪換到世界各地執(zhí)行偵察任務(wù)。目前美國(guó)空軍總共有33架U-2S偵察機(jī)，其中包括5架雙座教練機(jī)，還有2架ER-2供美國(guó)美國(guó)航空航天局使用。美國(guó)空軍計(jì)劃在2026年將全部U-2S偵察機(jī)退役。
1971年4月2日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）收到兩架 U-2C飛機(jī)用于高空研究。這些是第一批實(shí)際由NASA 操作的U-2飛機(jī)。美國(guó)NASA在1981年和1989年購(gòu)買(mǎi)了2架U-2改裝的ER-2，取代了1971 年以來(lái)用于收集科學(xué)數(shù)據(jù)的兩架洛克希德·馬丁公司U-2C飛機(jī)。ER-2主要用于大氣實(shí)驗(yàn)、衛(wèi)星傳感器開(kāi)發(fā)與仿真、調(diào)查全球變暖和臭氧消耗等研究。
基本設(shè)計(jì)
機(jī)型結(jié)構(gòu)
U-2A
為了達(dá)到減重并多搭載燃料的目的，凱利·約翰遜在U-2的設(shè)計(jì)中借鑒了滑翔機(jī)的設(shè)計(jì)理念。
機(jī)身：機(jī)身主要采用鋁合金制造，是滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的最薄規(guī)格，厚度僅為0.5毫米至1.6毫米。結(jié)構(gòu)加強(qiáng)只包括最少數(shù)量的肋骨、縱梁和加強(qiáng)板。所有蒙皮都采用凹凸鉚接，所有氣動(dòng)控制面都由鋼索操作，液壓系統(tǒng)被簡(jiǎn)化，并且主要飛行控制部件均不帶液壓機(jī)械助力。機(jī)身內(nèi)部簡(jiǎn)潔而整潔。主起落架前方有一個(gè)氣壓艙，稱(chēng)為Q艙，裝有偵察設(shè)備。Q艙還有一套專(zhuān)門(mén)的安裝和卸載貨物的系統(tǒng)，通過(guò)Q艙底部的托盤(pán)來(lái)更換設(shè)備，同時(shí)Q艙頂部還有第二個(gè)艙口用于維護(hù)。由于Q艙主要是非承力空間，只有中部機(jī)身的翼桁支撐駕駛艙和前部區(qū)域。飛機(jī)的尾部組件是作為一個(gè)整體建造的，包括后部機(jī)身、帶舵的垂直尾翼和兩個(gè)水平安定翼。為了便于組裝，整個(gè)裝配只使用了三個(gè)拉力螺栓連接到前部機(jī)身。
機(jī)翼：U-2的機(jī)翼是高展弦比和低阻力比的結(jié)合，也就是機(jī)翼又長(zhǎng)、又窄、又薄。升阻比為25.6:1，優(yōu)于許多滑翔機(jī)。從2.1萬(wàn)米的高度，U-2可以滑行約480公里。常規(guī)噴氣戰(zhàn)斗機(jī)其機(jī)翼的翼梁直接穿過(guò)機(jī)身，但是凱利·約翰遜借鑒了滑翔機(jī)的設(shè)計(jì)，直接把機(jī)翼通過(guò)拉緊螺栓連接到機(jī)身兩側(cè)，這樣既能改善飛機(jī)重心還能減輕重量。U-2的機(jī)翼采用了三個(gè)桁架結(jié)構(gòu)，每個(gè)機(jī)翼上都有兩個(gè)防泄漏艙燃油箱，總共可攜帶1335加侖的燃油，后來(lái)還增加了兩個(gè)外掛副油箱。U-2這種特殊的機(jī)翼，意味著結(jié)構(gòu)很脆弱。特別是在1萬(wàn)米以下可能會(huì)被陣風(fēng)沖擊而解體。因此凱利·約翰遜設(shè)計(jì)了一種特殊的“陣風(fēng)控制”系統(tǒng)，允許襟翼向上傾斜4度，副翼向上傾斜10度，通過(guò)完全改變翼型特性來(lái)減少湍流條件下的尾部載荷和機(jī)翼彎曲。但是U-2仍然是一架非常脆弱的飛機(jī)，需要飛行員的技巧和精神高度集中駕駛。
起落架：U-2的起落架總重僅為116公斤。相比之下，同類(lèi)飛機(jī)上的常規(guī)三輪起落架通常重約340公斤。而U-2利用節(jié)省的空間來(lái)增加燃料容量。這種對(duì)重量和空間考慮的工程設(shè)計(jì)使得U-2的高度能力增加了額外的450米，巡航半徑增加了額外180公里。為了在起飛時(shí)保持橫向平衡，機(jī)翼尖端配備了一種被稱(chēng)為"pogo"的小型橡膠車(chē)輪，一旦飛機(jī)起飛，這些車(chē)輪就會(huì)自動(dòng)離開(kāi)。飛機(jī)著陸時(shí)通過(guò)機(jī)翼尖端的滑板來(lái)保護(hù)翼型不受損。
U-2R
機(jī)身：機(jī)身結(jié)構(gòu)采用半殼體結(jié)構(gòu)，使用高強(qiáng)度鋁合金材料、耐腐蝕鋼和鈦合金。機(jī)身分為三個(gè)部分：前部、中部和尾部。整個(gè)前部位于機(jī)身包含特殊偵察和電子對(duì)抗設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)前部的內(nèi)部容積為47立方英尺，長(zhǎng)度為86英尺，直徑為37英尺，可容納重達(dá)600磅的有效載荷。中部包含駕駛艙、A區(qū)和E區(qū)。A區(qū)安裝主要飛機(jī)偵察照相設(shè)備，寬度為41英尺，深度為55英尺，長(zhǎng)度為67英尺，可以容納重達(dá)750磅的有效載荷。E區(qū)是電子設(shè)備艙。尾部機(jī)身可以從中部分離，并包含發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣和機(jī)身氣流增壓器、后起落架、減速板、用于電子對(duì)抗設(shè)備的加壓艙以及尾翼。
機(jī)翼：懸臂式全金屬機(jī)翼基本上采用類(lèi)似U-2A的設(shè)計(jì)。每個(gè)機(jī)翼包括一個(gè)副翼、一個(gè)伺服操作的修正舵翼、一個(gè)機(jī)翼內(nèi)側(cè)升力擾流板（內(nèi)側(cè)），一個(gè)機(jī)翼外側(cè)滾轉(zhuǎn)輔助擾流板，一個(gè)機(jī)翼襟翼系統(tǒng)，每個(gè)機(jī)翼前緣中間位置安裝有一個(gè)失速條，當(dāng)飛行員命令時(shí)展開(kāi)，能破壞低速時(shí)機(jī)翼中部的升力，從而便于著陸。機(jī)翼副翼控制裝置包括一個(gè)設(shè)備，可以使兩個(gè)副翼的中性點(diǎn)向上偏移約7.5度，以適應(yīng)陣風(fēng)條件。副翼接在機(jī)翼上表面，并由傳統(tǒng)的鋼索系統(tǒng)操作。副翼的制造材料是高強(qiáng)度鋁合金。機(jī)翼襟翼的構(gòu)造材料包括7075T6鋁合金。U-2R在使用一些大型吊艙的時(shí)候，會(huì)使用一種分割式襟翼。機(jī)翼的三根主要翼梁安裝在翼的15%、40%和65%翼弦位置。翼板的上下表面采用整體加強(qiáng)的蒙皮結(jié)構(gòu)，由翼梁之間的形板支撐。在機(jī)翼結(jié)構(gòu)中使用高強(qiáng)度鋁合金材料。幾乎整個(gè)機(jī)翼的內(nèi)部空間由兩個(gè)單獨(dú)的整體燃油箱（內(nèi)燃油箱和外燃油箱）組成。
阻攔鉤：為了使U-2R飛機(jī)能夠在航空母艦上進(jìn)行著陸，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)中設(shè)置了一個(gè)阻攔鉤的裝置。整個(gè)阻攔裝置套件包括上鎖吊鉤執(zhí)行器、攔阻齒輪掛鉤和液體彈簧、尾部齒輪電纜偏轉(zhuǎn)器、剎車(chē)齒輪整流罩、駕駛艙控制開(kāi)關(guān)、掛鉤下行信號(hào)儀面板燈和相關(guān)電路。另外襟翼限制開(kāi)關(guān)凸輪也要改裝，允許將襟翼的最大行程從35°增加到50°。高壓液壓彈簧作為減振裝置，控制著鉤子的下降速度并克服鉤子的反彈。該彈簧包含了特殊的高壓液體。通過(guò)拉動(dòng)桿，壓縮液體產(chǎn)生了一個(gè)1,400磅限制力，以減緩鉤子的反彈速度。
偵察系統(tǒng)
U-2A
U-2A有4種偵察用照相機(jī)：A-1型、A-2型、B型和C型。A-1型是哈佛大學(xué)光學(xué)鏡頭專(zhuān)家詹姆斯·G·貝克為了U-2飛機(jī)8個(gè)月的研發(fā)時(shí)間，用24寸焦距的K-38航空照相機(jī)改裝完成的。貝克對(duì)原有的鏡頭進(jìn)行了調(diào)整以提高分辨率，并將其重量減輕到450磅。Perkin-Elmer公司開(kāi)發(fā)的特殊搖擺式支架是減小A-1系統(tǒng)的尺寸和重量的一個(gè)主要因素，因?yàn)檫@個(gè)支架用單一的鏡頭提供了廣泛的橫向覆蓋，而不需要兩個(gè)獨(dú)立相機(jī)。相比A-1，A-2型是貝克利用光線追蹤技術(shù)研發(fā)的全新型號(hào)照相系統(tǒng)。A-2型為3鏡頭系統(tǒng)，一個(gè)拍攝右斜視圖，一個(gè)拍攝垂直視圖，第三個(gè)拍攝左斜視圖。所有攝像機(jī)都配備了貝克設(shè)計(jì)新的24英寸焦距f/8.0的鏡頭，它們采用非球面造型分辨率每毫米60線，是現(xiàn)有鏡頭的2.4倍。B型相機(jī)是由威廉·麥克法登設(shè)計(jì)的一個(gè)復(fù)雜的三鏡頭偵察系統(tǒng)，是一種高分辨率的全景式構(gòu)圖相機(jī)，使用貝克新設(shè)計(jì)的36英寸焦距f/10.0非球面鏡頭，分辨率達(dá)到每毫米100線，通過(guò)7個(gè)窗口能夠拍攝3500公里航線上寬達(dá) 200 公里的地區(qū)，可以拍攝4000幅立體影像照片。1954年貝克又設(shè)計(jì)了一種搭配180英寸焦距f/13.85的反射式照相鏡頭的C型相機(jī)，使用新型輕質(zhì)泡沫硅材料制作鏡頭。但是由于焦距過(guò)長(zhǎng)，C型相機(jī)對(duì)飛機(jī)震動(dòng)異常敏感，因此拍照結(jié)果并不能令人滿(mǎn)意。在1958年9月之后，A-1型、A-2型相機(jī)被淘汰，C型相機(jī)設(shè)計(jì)不成功，B型相機(jī)是空中偵察的主力。
U-2R
后續(xù)U-2R則使用了大量不同類(lèi)型的光學(xué)和雷達(dá)的偵察傳感器以及電磁信號(hào)偵察設(shè)備。例如1965年H型相機(jī)研發(fā)成功，這是一種焦距相當(dāng)于66英寸的折疊光學(xué)系統(tǒng)相機(jī)，這是一種在極高高度和接近200公里斜距的情況下使用而優(yōu)化的長(zhǎng)距離斜視攝影系統(tǒng)。后期Itek公司開(kāi)發(fā)的KA-102A相機(jī)也是類(lèi)似的系統(tǒng)。此外還有Vinten和IIS型多光譜相機(jī)系統(tǒng)、用于制圖的RC-10度量相機(jī)、用于在同一飛行路徑上提供大范圍覆蓋和小范圍、大比例尺覆蓋的A-3、A-4相機(jī)系統(tǒng)、用于高分辨率全景拍攝的Itek光學(xué)條形相機(jī)系統(tǒng)。后期U-2R開(kāi)始使用焦平面陣列的數(shù)字照相機(jī)進(jìn)行拍攝，其優(yōu)勢(shì)是可以通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路無(wú)線傳輸，在幾秒鐘內(nèi)就能將拍攝到的圖片傳輸?shù)接脩?hù)手上，但是缺點(diǎn)是在上世紀(jì)80年代數(shù)字電路的分辨率仍然無(wú)法達(dá)到膠片的水平，不過(guò)對(duì)設(shè)備、人員駐地、建筑物、導(dǎo)彈發(fā)射井和設(shè)備、飛機(jī)、船只、潛艇等物品的大部分關(guān)鍵評(píng)估來(lái)說(shuō)是足夠的。有些照相裝置能夠同時(shí)獲取膠片和數(shù)字圖像。U-2R還能安裝“聯(lián)合偵察目標(biāo)攻擊雷達(dá)系統(tǒng)”（J-Stars），通過(guò)合成孔徑雷達(dá)探測(cè)、跟蹤和瞄準(zhǔn)靜止或緩慢移動(dòng)的地面目標(biāo)。U-2R還有電子信號(hào)偵察設(shè)備，能夠收集從微波雷達(dá)信號(hào)到VLF波長(zhǎng)的各種電磁頻譜信息。
電子戰(zhàn)系統(tǒng)
U-2A
U-2A安裝有一種被稱(chēng)為“12號(hào)系統(tǒng)”（System-XII）的地對(duì)空導(dǎo)彈警告裝置。這些裝置可以警告飛行員，他們的飛機(jī)正在被薩姆-2防空導(dǎo)彈系統(tǒng)中的SNR-75“扇歌”目標(biāo)獲取雷達(dá)跟蹤。“12號(hào)系統(tǒng)”裝置還能記錄了每個(gè)雷達(dá)跟蹤序列，對(duì)這些記錄的分析能揭示“扇歌”雷達(dá)的特征變化。這種電子對(duì)抗裝置（ECM）實(shí)際使用很有效果。美軍的U-2A擁有完整的電子對(duì)抗套件，除了“12號(hào)系統(tǒng)”之外，還有能告知飛行員導(dǎo)彈已經(jīng)發(fā)射的“Oscar-Sierra”告警裝置和能夠向接近導(dǎo)彈上的導(dǎo)引頭產(chǎn)生虛假信號(hào)的“13號(hào)系統(tǒng)”（System-XIII）。一開(kāi)始美國(guó)軍隊(duì)不愿意在臺(tái)軍使用的U-2A偵察機(jī)上安裝完整的電子對(duì)抗套件，特別是“13號(hào)系統(tǒng)”，擔(dān)心先進(jìn)的行波管（TWT）技術(shù)會(huì)落入中國(guó)大陸之手。最終在1964年美方終于同意臺(tái)軍的U-2A也安裝13號(hào)系統(tǒng)，并準(zhǔn)備在10月進(jìn)行飛行，但是由于中國(guó)大陸在10月16日引爆第一顆原子彈，任務(wù)被取消。
U-2R
U-2R機(jī)翼掛架主要用于攜帶特殊的電子情報(bào)收集和電子戰(zhàn)系統(tǒng)，美方?jīng)]有公開(kāi)過(guò)它們的尺寸、用途或內(nèi)容的信息。
航電系統(tǒng)
U-2A
U-2在原型機(jī)研發(fā)階段就裝備當(dāng)時(shí)先進(jìn)的航電系統(tǒng)，包括被稱(chēng)為“系統(tǒng)1號(hào)”（System I）的雷達(dá)偵測(cè)和記錄系統(tǒng)用，被稱(chēng)為“系統(tǒng)2號(hào)”（System II）先進(jìn)高頻導(dǎo)航和通訊系統(tǒng)，被稱(chēng)為“系統(tǒng)3號(hào)”（System III）號(hào)的VHF無(wú)線電傳輸記錄系統(tǒng)以及AN/PAQ-56雷達(dá)測(cè)繪系統(tǒng)。
U-2R
U-2R的UHF無(wú)線電通信由AN/ARC-51X或AN/ARC-109無(wú)線電設(shè)備提供。UHF系統(tǒng)提供了雙向的空對(duì)空和空對(duì)地通信，還集成了KY-28安全語(yǔ)音通信系統(tǒng)。用戶(hù)可以選擇安裝VHF無(wú)線電通信系統(tǒng)，以便與具備兼容VHF設(shè)備的空中或地面站進(jìn)行雙向通信。HF無(wú)線電通信由718U-7無(wú)線電設(shè)備提供。HF通信系統(tǒng)在高頻范圍內(nèi)提供遠(yuǎn)程的雙向通信。內(nèi)部記錄系統(tǒng)由AN/AIC-10內(nèi)部電話(huà)放大器組成。提供控制開(kāi)關(guān)以記錄飛行員的語(yǔ)音和/或所有無(wú)線電通信。機(jī)鼻部安裝了兩個(gè)28通道錄音機(jī)，用于自動(dòng)記錄特定的飛行器和任務(wù)設(shè)備信號(hào)。飛行參考系統(tǒng)（FRS）是一種遠(yuǎn)程指示陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)，設(shè)計(jì)用于各個(gè)緯度，在飛機(jī)航向和高度數(shù)據(jù)方面發(fā)揮作用。LN-33慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為可選擇安裝設(shè)備。該慣導(dǎo)系統(tǒng)是一種導(dǎo)航和姿態(tài)航向參考系統(tǒng)，在任何類(lèi)型的飛行機(jī)動(dòng)、地球上的任何位置以及任何天氣條件下提供精確的信息。姿態(tài)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)將根據(jù)需要提供給飛行指引儀、自動(dòng)駕駛儀、TACAN、ADI和HSI等設(shè)備。但是安裝該設(shè)備時(shí)，必須將FRS系統(tǒng)卸下。導(dǎo)航無(wú)線電設(shè)備包括AN/ARN-52 TACAN。該系統(tǒng)可在視線范圍內(nèi)的任何選定地面（信標(biāo)）站提供飛機(jī)的方位和距離的連續(xù)指示，最大距離可達(dá)300海里。IFF系統(tǒng)由914AX-1應(yīng)答器組成，用于接收、檢測(cè)、解碼、編碼和傳輸IFF Mark X（SIF）系統(tǒng)的信號(hào)。儀表著陸系統(tǒng)（ILS）利用姿態(tài)導(dǎo)引指示器（ADI）和水平態(tài)勢(shì)指示器（HSI）進(jìn)行讀數(shù)，并提供了在惡劣天氣條件下進(jìn)行儀表進(jìn)場(chǎng)所需的指示器和下滑道信息。自動(dòng)駕駛儀是型號(hào)為L(zhǎng)-201。它的伺服電機(jī)采用交流供電。U-2R還安裝了一臺(tái)Bendix型號(hào)的氣壓數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)，用于提供馬赫和高度保持信號(hào)。氣壓數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)還提供指示空速、真空速、爬升率、高度報(bào)告和氣溫?cái)?shù)據(jù)。
動(dòng)力系統(tǒng)
U-2A
為了加快飛行測(cè)試進(jìn)程，早期的U-2飛行采用了B-52轟炸機(jī)使用的4700公斤推力的普惠J57-P-37發(fā)動(dòng)機(jī)。J57-P-37發(fā)動(dòng)機(jī)存在一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題就是在高空會(huì)發(fā)生多次熄火故障。為此普惠公司緊急在12個(gè)月內(nèi)開(kāi)發(fā)出了新的5200公斤推力的J57-P-31發(fā)動(dòng)機(jī)。新的發(fā)動(dòng)機(jī)具有16級(jí)壓氣機(jī)，燃油消耗量在海平面上為每小時(shí)4000公斤，巡航高度2萬(wàn)米時(shí)為每小時(shí)僅為317公斤。J57-P-31發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)用于在近2.2萬(wàn)米高空使用，避免了舊型號(hào)熄火的故障。U-2的燃油系統(tǒng)很復(fù)雜，飛行員必須一邊飛行一邊通過(guò)供油管路和閥門(mén)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移燃油以保持飛機(jī)的平衡。因此U-2飛機(jī)都配備了一個(gè)機(jī)械式燃油總計(jì)/計(jì)數(shù)器，飛行員必須自己衡量剩余的燃油和氧氣與飛行時(shí)間的關(guān)系。此外U-2還使用了一種特殊的JP-TS航空燃料，這是一種低揮發(fā)性、低蒸汽壓力的煤油燃料，因?yàn)閁-2的飛行高度使用普通燃油會(huì)全部汽化。JP-TS航空燃料生產(chǎn)需要用到一種殺蟲(chóng)劑，結(jié)果導(dǎo)致1955年全美國(guó)殺蟲(chóng)劑短缺。
U-2R
U-2R使用的是普惠J75-PW-13B發(fā)動(dòng)機(jī)，干重2222公斤，直徑1米，長(zhǎng)度6米，額定推力為7711公斤（起飛和軍用推力），正常巡航推力為6849公斤，在最大巡航高度時(shí)，推力會(huì)降到很低的狀態(tài)。所有“B”系列發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)都進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，以提高高空性能。J75-PW-13B與傳統(tǒng)的J75配置不同，通過(guò)對(duì)部件進(jìn)行更精密的加工，減輕了重量。精密加工對(duì)于壓氣機(jī)部分尤為重要，因?yàn)榫炔桓邥?huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)壓力損失和渦輪效率降低，不利于高空飛行。J75-PW-13B具有固定的噴嘴，從怠速到軍用功率的加速時(shí)間約為8秒。燃油系統(tǒng)由五個(gè)油箱組成。包括機(jī)身底部的沉積油箱（四個(gè)油箱相互連接），左右內(nèi)側(cè)機(jī)翼油箱以及左右外側(cè)機(jī)翼油箱。總可用燃油容量約為2915加侖（其中包括沉積油箱約100加侖）。拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)是通過(guò)斷開(kāi)機(jī)身后部并在發(fā)動(dòng)機(jī)上方安裝一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)軌道組件來(lái)完成的。然后，發(fā)動(dòng)機(jī)可以沿著該軌道向后移動(dòng)，直到它脫離機(jī)身。
座艙設(shè)計(jì)
U-2A
U-2的駕駛艙很狹小擁擠，看起來(lái)像是戰(zhàn)斗機(jī)座艙，和洛克希德·馬丁公司的XF-104差不多，但配備了轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)中使用的控制桿。駕駛桿通過(guò)電纜和滑輪與副翼相連，方向舵通過(guò)電纜和滑輪與兩個(gè)踏板連接。儀表板上有一系列傳統(tǒng)的刻度盤(pán)和開(kāi)關(guān)，但儀表盤(pán)中央有一個(gè)專(zhuān)門(mén)向下觀察的潛望鏡，能讓飛行員能夠看到飛機(jī)下方的情況。這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)也是一個(gè)導(dǎo)航輔助設(shè)備，使飛行員能夠在地面上發(fā)現(xiàn)和識(shí)別地標(biāo)。通過(guò)在儀表板上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)旋鈕，飛行員可以翻轉(zhuǎn)一面鏡子，將潛望鏡轉(zhuǎn)換為六分儀。這個(gè)六分儀安裝在飛機(jī)的鼻部，就在駕駛艙前方，通過(guò)一個(gè)小玻璃半球觀察天空。U-2飛行員通常使用天文導(dǎo)航，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)正常運(yùn)作的情況下，在高空使用時(shí)非常準(zhǔn)確，輕型座艙蓋安裝座艙左側(cè)的鉸鏈上，能承受每平方英寸5磅的壓力，并由手動(dòng)操作。座艙內(nèi)沒(méi)有彈射座椅，在緊急情況下飛行員需要手動(dòng)解鎖座艙并跳傘。U-2駕駛艙的氣壓相當(dāng)于地平線上方28,000英尺，飛行員需要穿戴部分壓力服，對(duì)身體的某些關(guān)鍵部位進(jìn)行加壓，并始終向頭盔提供氧氣。
U-2R
U-2R、TR-1A和ER-2都配備了帶單座彈射座椅的氣密駕駛艙；TR-1B配備了兩個(gè)單獨(dú)的帶彈射座椅的氣密駕駛艙。每個(gè)駕駛艙都配備了中央儀表板、左右前部開(kāi)關(guān)面板和中央基座。駕駛艙的左側(cè)和右側(cè)設(shè)有控制臺(tái)面板、開(kāi)關(guān)面板、斷路器面板等。左側(cè)、中央和右側(cè)儀表板可作為單獨(dú)的單元進(jìn)行拆卸，并牢固螺栓在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上。各個(gè)面板沿著駕駛艙的左側(cè)和右側(cè)延伸。在飛機(jī)達(dá)到海拔3000米之前，所有增壓艙室均保持非增壓狀態(tài)。駕駛艙保持2200米等壓的恒定大氣壓。隨著飛機(jī)的海拔升高，駕駛艙氣壓也增加，但增加速度要慢得多。在5400米以上，駕駛艙與大氣壓之間的壓力差將保持在3.88psi。飛行員的逃生系統(tǒng)包括一種零速零高度火箭推進(jìn)彈射座椅，可在整個(gè)飛行包線內(nèi)安全分離飛行員和座椅。座椅彈射控制的操作會(huì)彈射座艙蓋，并隨后進(jìn)行座椅彈射。駕駛艙采用傳統(tǒng)的飛行控制系統(tǒng)，包括可調(diào)節(jié)的腳踏板用于操縱方向舵控制面。U-2R的方向舵腳踏板都是可折疊的，允許飛行員自由伸展雙腿以減少疲勞，安裝在控制柱上的方向盤(pán)式操縱桿用于操縱副翼和升降舵控制面。U-2R使用線纜直接連接每個(gè)控制面到駕駛艙，為了飛行安全，升降舵向上的線纜為雙系統(tǒng)。
性能數(shù)據(jù)
服役情況
冷戰(zhàn)初期
在1956年中情局首個(gè)U-2中隊(duì)建立后，美國(guó)總統(tǒng)艾森豪威爾對(duì)使用U-2飛躍東歐以及蘇聯(lián)領(lǐng)空偵察仍然很猶豫，擔(dān)心引發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)。但是中央情報(bào)局局長(zhǎng)約翰·杜勒斯稱(chēng)，蘇聯(lián)雷達(dá)看不到U-2，而且即便飛機(jī)被擊落，飛行員肯定死亡，因此美國(guó)完全可以否認(rèn)。此外美國(guó)還急于了解蘇聯(lián)新型轟炸機(jī)的發(fā)展情況，因此艾森豪威爾在1956年6月批準(zhǔn)實(shí)施偵察行動(dòng)。1956 年 6 月 20 日，一架 U-2 飛越波蘭和東德，7 月 2 日又進(jìn)行了更多飛行。7月4日，U-2對(duì)蘇聯(lián)進(jìn)行了第一次偵察飛行，蘇聯(lián)馬上就用雷達(dá)探測(cè)到了U-2的活動(dòng)，并立刻向美國(guó)提出抗議。但美國(guó)在7月5日仍然對(duì)蘇聯(lián)進(jìn)行高空偵察，甚至拍攝到了蘇聯(lián)紅軍戰(zhàn)斗機(jī)攻擊U-2不成功的畫(huà)面。通過(guò)數(shù)次飛行，美國(guó)軍隊(duì)在蘇聯(lián)9個(gè)基地都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新的大型M-4野牛戰(zhàn)略轟炸機(jī)，足以證明美國(guó)在轟炸機(jī)領(lǐng)域仍然繼續(xù)領(lǐng)先。
除了蘇聯(lián)，美國(guó)在1956年還派遣U-2監(jiān)視第二次中東戰(zhàn)爭(zhēng)的英法海底隧道兩國(guó)。例如在1956年8月，從土耳其起飛的U-2偵察機(jī)在馬耳他和塞浦路斯發(fā)現(xiàn)了許多英國(guó)軍隊(duì)準(zhǔn)備實(shí)施軍事干預(yù)的證據(jù)，美國(guó)立刻向女王陛下政府公布了部分照片進(jìn)行施壓。U-2偵察機(jī)的拍攝，幫助美國(guó)提前三天獲得了以色列、英國(guó)、法國(guó)對(duì)埃及發(fā)動(dòng)進(jìn)攻的情報(bào)。1956年11月1日，一架U-2在10分鐘內(nèi)連續(xù)兩次飛躍埃及阿爾馬薩空軍基地，拍攝到了英法空襲基地的景象，讓美國(guó)總統(tǒng)艾森豪威爾印象深刻。
1958年，美國(guó) U-2 偵察機(jī)證實(shí)了位于內(nèi)蓋夫沙漠的以色列迪莫納核設(shè)施的存在。這使以色列的核計(jì)劃引起了美國(guó)的注意。這次飛越引起了以色列空軍的注意. 它的雷達(dá)探測(cè)并跟蹤了飛越，但是無(wú)法了解這架飛機(jī)的具體情況。在后續(xù)的U-2偵察中，以色列戰(zhàn)斗機(jī)多次緊急起飛實(shí)施攔截，最后均因高度不夠而失敗。1959 年3月11日，兩架以色列戰(zhàn)斗機(jī)再次攔截地面雷達(dá)探測(cè)到的的U-2偵察機(jī)。雖然攔截依然失敗，但編隊(duì)指揮官約瑟夫阿隆少校仍然設(shè)法仔細(xì)觀察并判斷其為U-2偵察機(jī)。1959年7月22日，以色列空軍中校吉姆奇駕駛法國(guó)“禿鷹”（Vautour）噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)成功拍攝到U-2飛行的照片。
1958 年 12 月，赫魯曉夫吹噓說(shuō)，蘇聯(lián)導(dǎo)彈可以將 5百萬(wàn)TNT當(dāng)量的彈頭發(fā)射到13,000 公里外的目標(biāo)。隨后美國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)尼爾·麥克爾羅伊稱(chēng)，蘇聯(lián)在 1960 年代初期可能在洲際彈道導(dǎo)彈方面暫時(shí)擁有三比一的優(yōu)勢(shì)，這在美國(guó)引起了關(guān)于“導(dǎo)彈差距”的爭(zhēng)論。中央情報(bào)局懷疑蘇聯(lián)達(dá)不到這個(gè)水平，但美國(guó)空軍認(rèn)為新型導(dǎo)彈已準(zhǔn)備部署。這導(dǎo)致艾森豪威爾在1959 年 7 月重新授權(quán)U-2飛越蘇聯(lián)偵察。從英國(guó)起飛的U-2飛機(jī)于 1959年 12 月和1960年2月和4月進(jìn)行了3次飛越，但是獲得的情報(bào)有限。但是赫魯曉夫回憶錄稱(chēng)，蘇聯(lián)本可以在4月份就擊落U-2飛機(jī)，但是由于導(dǎo)彈部隊(duì)反應(yīng)速度慢而失敗。
U-2首次被擊落
根據(jù)艾森豪威爾的授權(quán)，中情局在1960年5月1日再次派遣U-2執(zhí)行第24次偵察蘇聯(lián)的行動(dòng)。這次的飛行路線是首次橫穿蘇聯(lián)國(guó)土，從巴基斯坦白沙瓦起飛穿越蘇聯(lián)領(lǐng)空最后在挪威博德降落，一次能夠探測(cè)最多的蘇聯(lián)核武器、核潛艇和核導(dǎo)彈的情報(bào)。執(zhí)行這次任務(wù)的是飛行員弗朗西斯·加里·鮑爾斯。他是最有經(jīng)驗(yàn)的飛行員之一，曾執(zhí)行過(guò) 27 次任務(wù)。5月1日他駕駛U-2進(jìn)入蘇聯(lián)領(lǐng)空。蘇聯(lián)在邊界外20公里的地方就開(kāi)始跟蹤到U-2的軌跡，并在飛行四個(gè)半小時(shí)后U-2飛越斯維爾德洛夫斯克上空的時(shí)候?qū)⑵鋼袈洌?枚SA-2導(dǎo)彈飛向U-2，其中1枚導(dǎo)彈升至21488米高空，在飛機(jī)后方引爆，導(dǎo)致U-2飛機(jī)墜毀。鮑爾斯幸免于難，跳傘后被抓獲。U-2并沒(méi)有被完全摧毀，蘇聯(lián)人能夠識(shí)別出大部分設(shè)備。由于美方認(rèn)為飛行員不可能存活，因此5月3日美國(guó)航空航天局仍然按照事先確定的宣傳腳本，宣布其一架在土耳其進(jìn)行高空研究飛行的飛機(jī)失蹤，飛機(jī)在蘇聯(lián)墜毀和飛行員遇難。5月7日，赫魯曉夫公布理查德·鮑爾斯還活著，戳破了美國(guó)政府的謊言，并要求美國(guó)道歉，但遭到拒絕。鮑爾斯被判三年，1962年被作為“間諜交換”返回國(guó)內(nèi)。回國(guó)后鮑爾斯進(jìn)入洛克希德公司擔(dān)任試飛員。
5次在中國(guó)上空被擊落
臺(tái)空軍第35中隊(duì)的U-2偵察機(jī)從1962年1月13日開(kāi)始進(jìn)入大陸偵察，到6月底先后出動(dòng)11架次，活動(dòng)范圍除新疆、西藏自治區(qū)外，遍及中國(guó)大陸，當(dāng)時(shí)空軍決定將把地空導(dǎo)彈部隊(duì)撤出北京，到外地去機(jī)動(dòng)設(shè)伏，只留一個(gè)營(yíng)在北京，擔(dān)負(fù)保衛(wèi)首都的戰(zhàn)備任務(wù)。通過(guò)分析U-2飛機(jī)航跡發(fā)現(xiàn)，江西南昌市上空是U- 2飛機(jī)經(jīng)過(guò)最多的地區(qū)，因此把地空導(dǎo)彈第二營(yíng)轉(zhuǎn)移到南昌設(shè)伏。1962年9月9日U-2飛機(jī)從臺(tái)灣桃園機(jī)場(chǎng)起飛，以2萬(wàn)米高度從福建海壇島竄入大陸上空，到九江上空左轉(zhuǎn)直飛南昌，8時(shí)32分U-2型飛機(jī)進(jìn)入第二營(yíng)火力范圍，該營(yíng)發(fā)射3枚導(dǎo)彈，當(dāng)即將該機(jī)擊落。1963年3至9月，U-2飛機(jī)曾3次臨近地空導(dǎo)彈營(yíng)設(shè)伏地點(diǎn)，均因其使用電子預(yù)警系統(tǒng)而及時(shí)改變航向逃脫。后經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，U-2在地空導(dǎo)彈雷達(dá)開(kāi)機(jī)后20秒才開(kāi)始機(jī)動(dòng)，因此地空導(dǎo)彈第二營(yíng)創(chuàng)造了近快戰(zhàn)法，只有8秒就能發(fā)射第一枚導(dǎo)彈。隨后地空導(dǎo)彈第二營(yíng)分別在1963年11月1日、1964年7月7日兩次擊落U-2飛機(jī)，并通過(guò)繳獲的殘骸制作了“反電子預(yù)警1號(hào)”“反電子預(yù)警2號(hào)”設(shè)備，對(duì)付U-2飛機(jī)的電子戰(zhàn)系統(tǒng)系統(tǒng)。1965年1月10日地空導(dǎo)彈第一營(yíng)通過(guò)使用“反電子預(yù)警2號(hào)”和近快戰(zhàn)法，第4次擊落U-2飛機(jī)，并繳獲了“13號(hào)系統(tǒng)”。在此基礎(chǔ)上，研究部門(mén)開(kāi)發(fā)了“反電子干擾1號(hào)”和“反電子干擾2號(hào)” 設(shè)備。后者在1967年9月8日嘉興戰(zhàn)斗中發(fā)揮了作用，第5次擊落U-2飛機(jī)。
引發(fā)古巴危機(jī)
1962年10月14日，美國(guó)空軍少校理查德·海瑟少校駕駛U-2飛機(jī)進(jìn)入古巴領(lǐng)空，進(jìn)行了6分鐘飛行，拍攝了928 張照片后，然后返回佛羅里達(dá)州奧蘭多附近的麥考伊空軍基地。中情局的圖片判讀專(zhuān)家從海瑟少校駕駛U-2拍攝的照片中，發(fā)現(xiàn)了蘇聯(lián)在古巴部署的SS-4中程彈道導(dǎo)彈，隨后中情局馬上在10月16日通知了美國(guó)總統(tǒng)約翰·肯尼迪。這是美國(guó)首次發(fā)現(xiàn)蘇聯(lián)在古巴部署的彈道導(dǎo)彈。在一周之后，美國(guó)官方向民眾公布了U-2飛機(jī)拍攝的古巴的蘇聯(lián)武器照片，除了SS-4中程彈道導(dǎo)彈之外，還有SS-5中程彈道導(dǎo)彈和伊爾-28轟炸機(jī)。古巴危機(jī)正式爆發(fā)。1962 年 10 月 27 日，美國(guó)空軍少校小魯?shù)婪颉ぐ驳律{駛U-2偵察機(jī)對(duì)古巴再次進(jìn)行空中偵察，這也是他第六次駕機(jī)進(jìn)入古巴。本來(lái)按照計(jì)劃沒(méi)有安德森的飛行，但是他自己爭(zhēng)取到了這次行動(dòng)。安德森進(jìn)入古巴領(lǐng)空后不久，U-2偵察機(jī)就被蘇聯(lián)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)。蘇聯(lián)軍方擔(dān)心飛行員U-2拍攝到蘇聯(lián)秘密部署的戰(zhàn)術(shù)核武器，現(xiàn)場(chǎng)指揮的格雷奇科中將親自下達(dá)命令擊落U-2。兩枚地對(duì)空導(dǎo)彈將U-2擊落，安德森在空中就當(dāng)場(chǎng)死亡。與此同時(shí)，美國(guó)戰(zhàn)略空軍繼續(xù)進(jìn)行U-2任務(wù)以收集更多信息。赫魯曉夫最終承諾如果美國(guó)解除封鎖并承諾不入侵古巴，把在土耳其部署的帶有核彈頭PGM-19朱庇特導(dǎo)彈撤走，他將撤走在古巴的導(dǎo)彈。美國(guó)接受了蘇聯(lián)的條件，蘇聯(lián)很快開(kāi)始將導(dǎo)彈運(yùn)回蘇聯(lián)，從而結(jié)束了危機(jī)。
航母部署
凱利·約翰遜在1957年就有了讓U-2在航母上部署的想法，但是沒(méi)有得到中情局的支持。在鮑爾斯駕駛的U-2被蘇聯(lián)擊落后，海外部署U-2遭遇困難。約翰遜的想法重新得到了情報(bào)界高層的支持。1963年8月，1架?chē)娡縉315X編號(hào)的U-2飛機(jī)被吊裝到美國(guó)海軍小鷹號(hào)航空母艦，然后在加利福尼亞州外海進(jìn)行起飛。試飛員舒馬赫只用了97米就成功起飛。為了能讓U-2在航母上著艦，約翰遜改裝了一種增加著陸鉤的U-2飛機(jī)，命名為U-2G。1964年2月29日，試飛員舒馬赫駕駛U-2G在“突擊者” 號(hào)航母上著艦，但是飛機(jī)結(jié)構(gòu)部分損壞。然后他又進(jìn)行了5次成功著艦。1964年5月，剛剛成功的U-2G就搭乘”突擊者”號(hào)航母前往南太平洋，對(duì)法國(guó)的核試驗(yàn)進(jìn)行了至少2次飛行偵察。
1969年，新設(shè)計(jì)的U-2R再次進(jìn)行航母著艦試驗(yàn)。U-2R的設(shè)計(jì)允許安裝可拆卸的阻攔裝置，并且每個(gè)機(jī)翼的最外側(cè)1.8米可以向上折疊，使得飛機(jī)更容易適應(yīng)航母的升降機(jī)和機(jī)庫(kù)。1969年11月21日，試飛員比爾·帕克駕駛U-2R兩次成功在“美國(guó)”號(hào)航母上成功著艦，此外還展示了輕載和重載從航母起飛。帕克對(duì)飛機(jī)的操縱性很滿(mǎn)意。這次測(cè)試總共有5名飛行員獲得U-2R在航母著艦資格認(rèn)證。但是美國(guó)海軍高層反對(duì)U-2R在航母上部署，因?yàn)樗加昧藢氋F的甲板和機(jī)庫(kù)空間。
持續(xù)改進(jìn)
1977年，洛克希德提議升級(jí)U-2R，配備側(cè)視雷達(dá)和最新的ASARS傳感器包，這樣U-2就能在未來(lái)沖突中執(zhí)行重要的遠(yuǎn)程戰(zhàn)術(shù)偵察任務(wù)。1979年，U-2生產(chǎn)線再度重啟，除了翻新升級(jí)已有的U-2R飛機(jī)之外，在1989年終止生產(chǎn)前還生產(chǎn)了37架新機(jī)。為了適應(yīng)飛機(jī)的新戰(zhàn)術(shù)偵察角色，空軍將單座機(jī)型的名稱(chēng)從U-2R改為T(mén)R-1A，將教練機(jī)命名為T(mén)R-1B。美國(guó)航空航天局的飛機(jī)被指定為ER-2。由于是戰(zhàn)術(shù)偵察機(jī)，第一架TR-1A在1981年公開(kāi)亮相。1989年10月，最后1架U-2飛機(jī)出廠。1992年TR-1的稱(chēng)號(hào)又被廢除，這些飛機(jī)再次全部被稱(chēng)為U-2R。此時(shí)該機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)靈活多用途的電光、信號(hào)情報(bào)和雷達(dá)偵察平臺(tái)，搭載ASARS-2改進(jìn)型成像雷達(dá)和Senior Year電光偵察系統(tǒng)（SYERS）。1994年，U-2R進(jìn)行了一系列重大升級(jí)，換裝通用電氣F118-GE-101非加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，新發(fā)動(dòng)機(jī)能使U-2減重，并節(jié)省16%的燃料，升級(jí)后的型號(hào)改稱(chēng)為U-2S。從2000年開(kāi)始，美軍還不斷升級(jí)U-2S，包括安裝“玻璃駕駛艙”提高態(tài)勢(shì)感知能力，配備更新的電氣系統(tǒng)減少電磁干擾，配備改進(jìn)的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，使用單塊式擋風(fēng)玻璃以提供更好的視野和防冰能力，以及加裝改進(jìn)的信號(hào)情報(bào)（SIGINT）設(shè)備。2020年洛克希德馬丁公司稱(chēng)，要全面升級(jí)U-2S偵察機(jī)的航電系統(tǒng)，核心內(nèi)容為使用新的任務(wù)計(jì)算機(jī)來(lái)取代老舊系統(tǒng)，因?yàn)楹笳叩奶幚砥髟缫呀?jīng)停產(chǎn)。這種新的任務(wù)計(jì)算機(jī)被稱(chēng)為企業(yè)任務(wù)計(jì)算機(jī) 2 (EMC2)，為固定在航空電子處理器上的“即插即用”系統(tǒng)，它還整合了更廣泛的功能，包括動(dòng)態(tài)任務(wù)重新規(guī)劃、ISR 和電子戰(zhàn)功能。U-2S 將通過(guò) EMC 2系統(tǒng)和美軍四代機(jī)的Link-16數(shù)據(jù)鏈，F(xiàn)-22的飛行平臺(tái)間數(shù)據(jù)鏈（IFDL）和F-35的多功能先進(jìn)數(shù)據(jù)鏈（MADL）進(jìn)行通信。
2006年，美國(guó)軍隊(duì)計(jì)劃開(kāi)始讓U-2在2011年前退役。2011年美軍稱(chēng)將使用RQ-4無(wú)人機(jī)在2015年全面替代U-2偵察機(jī)。RQ-4無(wú)人機(jī)的航程遠(yuǎn)大于U-2偵察機(jī)，但是其光電偵察裝置的分辨率無(wú)法和U-2相比。2021 年，美國(guó)空軍宣布打算在 2026 年之前讓 U-2 退役。然而在2023 財(cái)年預(yù)算提案時(shí)并未提及這一點(diǎn)，但是卻明確提出在 2027 年退役RQ-4無(wú)人機(jī)。美國(guó)空軍打算讓 U-2 和 RQ-4幾乎退役，將用RQ-480等隱身穿透性高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人駕駛飛機(jī)代替。
延伸型號(hào)
U-2B：雙座教練機(jī)
U-2C：改進(jìn)的單座偵察型，配備新發(fā)動(dòng)機(jī)和改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口。
U-2D：兩座教練機(jī)
U-2CT：由 U-2D 機(jī)身改造而成的雙座教練機(jī)，但是教官坐在更高的位置。
U-2E：U-2B改裝而成具備空中加油能力，使航程增加一倍。
U-2F：U-2C改裝而成具備空中加油能力。U-2的空中加油型號(hào)能大大增加航程，但是由于飛行員無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間飛行而很少使用。
U-2G：U-2A 機(jī)身改裝有更堅(jiān)固的起落架、制動(dòng)鉤和機(jī)翼擾流板，在美國(guó)海軍航空母艦上起降。
U-2H：U-2G的空中加油型號(hào)。
U-2R：U-2A的放大改進(jìn)型號(hào)，帶有翼下吊艙并增加燃料容量。
U-2RT：U-2R的雙座教練機(jī)型號(hào)。
U-2EPX：U-2R改裝的海上監(jiān)視型號(hào)，供海軍使用。
TR-1A：U-2R的改進(jìn)型號(hào)，配備側(cè)掃雷達(dá)、新的航空汽車(chē)傳感器和改進(jìn)的電子對(duì)抗設(shè)備。
TR-1B：TR-1A的雙座教練機(jī)型號(hào)。
TU-2S：TR-1B換裝新發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)。
ER-2：為 美國(guó)航空航天局 建造的單座“地球資源”研究飛機(jī)。
U-2S：U-2R/TR-1A在更新了更高效的發(fā)動(dòng)機(jī)、改進(jìn)的傳感器和增加了 GPS 系統(tǒng)后的統(tǒng)一被命名的新型號(hào)。
WU-2：U-2A在空軍使用的早期代號(hào)。
“C-Span III”改裝機(jī)：1985年美國(guó)改裝了1架編號(hào)“68-10331”的U-2R和1架編號(hào)“80-1071”的TR-1A偵察機(jī)，加裝了“C-Span III”系統(tǒng)，包括安裝在機(jī)首的無(wú)源電子情報(bào)偵察系統(tǒng)。而其最大的特征就是安裝在機(jī)背的大型數(shù)據(jù)鏈天線，能把收集到的信息通過(guò)機(jī)背天線向衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。美國(guó)軍隊(duì)只改裝了2架飛機(jī)，并沒(méi)有賦予新的型號(hào)。
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