U-2“蛟龙夫人”进化论

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　　不管怎样，U-2C的上舰测试证明了该机上舰的具有可行性，导致洛克希德制造出三架U-2G舰载型。该机具有更强大的起落架，一个拦阻尾钩，机翼上表面的扰流板（用于在着舰时破坏机翼升力，使U-2能落在甲板上）。1964年5月，U-2G从“突击者”号航母起飞对属波利尼西亚穆鲁罗阿环礁上的法国核弹试验场进行了两次侦察，这也是U-2G执行的唯一一次作战任务。中情局之后保留了四年的航母起降能力，但U-2G再也没有执行过任务。洛克希德还制造了一架具有空中加油能力的U-2H舰载型，结果因为超重被改回到U-2G。

U-2G降落在“突击者”号航母

U-2G的尾钩成功勾住了拦阻索

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　　60年代末第一代U-2开始被第二代U-2接替，一些U-2C被改装成U-2CT双座教练机，于1973年进行了首飞。U-2CT的第二个座舱被安装在Q舱，拥有自己独立的座舱盖。由于教练型被证明是非常有用，1975年第二批U-2C被改装为教练机。

U-2CT教练机

　　美国空军在1971年把两架U-2C转让给NASA，用于研究任务。这些飞机在1987年退役，成为最后退役的第一代U-2。洛克希德制造的45架U-2A中只有11架幸存到退役，有26名飞行员因各种原因身亡。

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二代U-2
　　到1966年夏天，中情局U-2机队已经因各种原因缩减至6架，鉴于U-2数量的减少，1966年五角大楼又订购了10架新型U-2，其中6架被分配给中情局。这批飞机的型号是U-2R，虽然保留了第一代U-2的总体布局和J75-P-13B发动机，但性能更强。

两代U-2的尺寸对比

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　　U-2R的机身拉伸，增加了Q舱的尺寸，机头也更长，可更换安装有不同有效载荷的机鼻。该机的座舱也更大更舒适，具有零零弹射座椅。增加的座舱空间使飞行员可身穿宇航员式的高空代偿服，而不是令人不舒服的紧身衣。

U-2R飞行员的“太空服”

U-2R的模块化载荷能力

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　　U-2R的尾翼组件也相应放大，机翼中段具有安装大型有效载荷的能力，一般是形似鱼雷的“超级吊舱”，可内置不同有效载荷。U-2R于1968年开始服役，总数量12架，被中情局和美国空军瓜分。

U-2R的机翼吊舱

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　　作为U-2EP-X（电子巡逻/实验）项目的一部分，两架U-2R在安装尾钩后在1969年参加美国海军评估，进行了航母起降测试。该项目的主要目的是评估U-2进行远程海上巡逻的可行性，为该机配备了监视雷达。

U-2R的上舰测试

内置ASARS侧视雷达的U-2R机鼻

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　　中情局在1974年8月结束了持续18年的U-2操作，将四架幸存U-2R移交美国空军。洛克希德从1981年开始又制造了37架U-2R，其中两架成为NASA的ER-1，35架是美国空军为的TR-1，这当中包括31架TR-1A单座型和4架TR-1B双座教练机。
　　当战略空军司令部于1992年被撤销时，TR-1被移交给新成立的空战司令部（ACC），编入第9侦察机联队（9RW），TR-1的编号也被废弃，单座型编号恢复为U-2R，双座型则是TU-2R。

NASA ER-2

                                                                                                                                                   

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持续服役
　　在20世纪即将结束时，U-2变得非常忙碌，事实上第9侦察联队正以大约三倍于冷战时期的出动率操作该机，飞行员和飞机都疲于奔命，飞机损耗很大。
　　U-2先后参加了1990和1991年海湾战争的“沙漠风暴”和“沙漠盾牌”行动、90年代北约介入南斯拉夫内战、2001年阿富汗反恐战争、2003年伊拉克自由行动。

U-2在海湾战争期间拍摄的轰炸效果评估照片

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　　经过持续改进之后，U-2R已经具备诸多先进标准有效载荷，包括：
　　光电/红外成像仪。
　　ASARS-2合成孔径雷达，具有对移动或静止目标的搜索和跟踪模式，在移动目标指示模式下，雷达可在实时合成孔径成像或地图绘制时标记目标。2001年诞生的ASARS-2A雷达具有更广泛的搜索范围和更高分辨率的标记模式。
　　SENIOR GLASS信号情报系统，由SENIOR SPEAR通信情报系统和SENIOR RUBY电子情报系统组成。
　　诺斯罗普·格鲁曼公司为美国空军U-2和“全球鹰”无人机研制的空中信号情报有效载荷（ASIP）。U-2从2007年12月开始对ASIP进行试飞，2008年正式装备该系统。
　　SENIOR SPAN和SENIOR SPUR数据链系统。
　　所有U-2都换装了通用电气F118-GE-101涡扇发动机，该发动机比先前安装的普惠J75-P-13非加力涡喷发动机更轻更小，推力更大，耗油率更低。升级后的飞机编号为U-2S，双座型则是TU-2S。

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　　洛克希德·马丁公司从2001年开始为U-2实施侦察航空电子设备可维护性项目（RAMP），对现役U-2进行座舱升级。新座舱具有三个15 x 20厘米（6  x 8英寸）彩色多功能显示器，一个次要飞行显示器和新的无线电控制装置。多功能显示器从左到右提供了飞机系统数据、飞行数据、地图显示。第一台RAMP  U-2S在2002年重新服役，整个升级在2007年完成。在升级中U-2还获得了BAE系统公司的AN/ALQ-221先进自卫系统，该系统由雷达告警接收机和电子对抗系统组成。

U-2S的新座舱