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多年来，最重要的航空系统一直是中央情报局和洛克希德公司于1954年开始开发的U-2侦察机。它于1956年被启用并于同年7月开始飞越苏联领空。U-2提供了关于机场、导弹测试和训练设施、核武器存储地点、潜艇生产地点、原子能设施的重要成像。1960年5月1日，1架U-2侦察机在斯维尔德洛夫斯克附近被击落，此后终止了飞越苏联领空的任务。
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尽管U-2侦察机对苏联的行动停止了，但飞机仍被用于其他各类目标，既有飞越领空的任务，也有在某个国家的边界执行外围任务。20世纪80年代，U-2侦察机定期在尼加拉瓜拍摄军事建设和军火库，以记录该国军事力量的增长。在沙漠盾牌和沙漠风暴行动期间，多架U-2侦察机执行了超过800次飞越波斯湾地区的任务，使美国的人员能够追踪伊拉克的军队和装备建设，评估爆炸破坏情况，调查伊拉克的核、化学和生物地点，监控波斯湾区域大规模漏油情况。U-2侦察机曾2次提供了对来袭的飞毛腿导弹的预警。2009年，多架U-2执行了超过300次飞越伊拉克的任务和大约600次飞越阿富汗的任务。2010年1月，U-2搜集到有关海地地震破坏情况的大范围图像。
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如今，共有27架U-2飞机，包括了国家航空航天管理局（National Aeronautics and Space Administration, NASA）操控的五架双座教练机和两架ER-2高空地球科学飞机。1992年，所有U-2侦察机都被称为U-2R，既包括了最初以TR-1为名制造的改进型飞机，也包括从1967年开始飞行的U-2R飞机。通过对机身、传感器和发动机的改造升级，所有的飞机又被重新称为U-2S。其翼展达105英尺，高度为16英尺，长度为63英尺。其标准速度为每小时超过410英里，最远航程可超7000英里，飞行高度可达7万英里以上。
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这种飞机可以携带三种图像传感器，但不是一次性全部携带。其中一个传感器是一个500磅的高年级电光侦察系统（SYERS），它从一个双波段可见光/红外系统改进为一个多光谱系统。该系统的最新版本是SYERS-2C，可以在十个波段收集数据：六个可见光的，两个短波红外的和两个中波红外的。配备了SYERS的飞机还能够提供目标精确地理定位。它们具有可同时在可见光和红外波段搜集的能力，在探测简易爆炸装置方面被证明是有效的。一个SYERS系统每小时可以搜集到约60个图像。
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一架配备了SYERS系统的U-2侦察机为2010年收回阿富汗赫尔曼德省中部马尔杰镇的行动做出了贡献，该区域曾一直掌握在塔利班手中。U-2侦察机探测到埋在道路上和直升机着陆地点附近的约150个疑似炸弹。
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第二个成像传感器是先进合成孔径雷达系统IIA（Advanced Synthetic Aperture Radar System IIA, ASARS-IIA），目前已经采购了9个，它是全天候的、不分昼夜的、抗干扰的成像系统，用于对地面目标进行探测、定位、分类和（在某些情况下）识别。ASARS被设计用于搜集和处理分辨率为10英尺的近实时雷达成像。ASARS-IIA也有增强地面移动目标指示器（Ground Moving Target Indicator, GMTI）模式。地面站的操作者可以从8个合成孔径雷达选项和两个GMTI选项中进行选择。ASARS还能探测到埋有地雷或爆炸装置地区的被扰动的地面。
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可安置在U-2侦察机上的第三个成像传感器是光学条型照相机（Optical Bar Camera, OBC），这个30英寸的焦距全景照相机能够提供分辨率低于5英寸的黑白图像，一次最多可携带10500英尺胶卷，可以拍摄约10万平方英里的区域。
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所有的U-2侦察机都由位于加利福尼亚州比尔空军基地的第9侦察联队指挥，自2014年10月起，该部成为了空军第25联队的一部分。海外的小组包括驻扎在塞浦路斯的皇家空军（RAF）阿克罗蒂里基地的第1分遣队（亦称为第1远征侦察中队ERS和橄榄收获行动）；驻扎在阿拉伯联合酋长国Al Dharfa空军基地的第2分遣队（亦被称为第99ERS和第380远征联队）；驻扎在韩国乌山的第5侦察中队，飞机从这里飞越阿富汗和中东其他地区。
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皇家空军阿克罗蒂里基地承担的飞行任务，包括重点关注中东地区的飞行任务、遵守条约监控飞行和在黎巴嫩上空监控真主党活动的飞行。在伊拉克自由行动期间，15架U-2侦察机从阿克罗蒂里、阿拉伯联合酋长国Al Dharfa和沙特阿拉伯的阿尔卡吉出发，共完成了169项任务。在主要作战行动的最后14天中，至少有一架U-2侦察机总是在空中，搜寻伊拉克西部的飞毛腿机动导弹。2003年4月，美军巩固对巴格达控制的4天之前，一架从阿联酋起飞的U-2侦察机在城市的北部发现了伊拉克30门大炮和3辆坦克。一名分析师向行动中心提出了预警报告，该中心负责指挥飞机袭击目标，结果，10分钟内就完成了任务。负责中东和亚洲西南部任务的U-2侦察机发现了阿富汗的土壤出现异常情况（表明有道路爆炸物），还追踪了叙利亚化学武器的动向，并沿着伊朗边境飞行和侦察。
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乌山基地的3架U-2侦察机和那些可能来自日本嘉手纳空军基地的U-2一起，重点关注朝鲜和中国边境，但是时有可能会遭遇中国的战斗机，就像2011年6月它们飞到台湾海峡时遇到的情况。第5侦察中队率先接收了配备有移动目标指示器的U-2侦察机，使得监控朝鲜导弹和重型迫击炮在山洞中进出动向的任务变得轻松起来。2011年3月，从乌山起飞的一架U-2侦察机被用于拍摄日本遭受地震和海啸袭击的某些地区的照片。
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2011年，多架U-2侦察机为了支持新黎明行动（Operation NEW DAWN，取代“伊拉克自由”行动成为美国在伊拉克的军事行动的名称）共飞行了215架次，并为支持“坚持自由”行动执行了839次飞行任务。2012年，多架U-2侦察机为支持太平洋司令部执行了377次飞行任务，并为支持“坚持自由”行动、中央司令部、铜沙丘行动（Operation COPPER DUNE，美国在也门阿拉伯半岛打击基地组织的行动）飞行了1522架次。
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2014年，由于预算限制，美国空军宣布了系列计划中最新的U-2侦察机退役计划。空军作战司令部负责人告诉记者，“我别无选择，只能牺牲U-2侦察机”，但是他也指出，U-2的替代机型（全球鹰）在8年内无法达到U-2侦察能力的90%。该计划要求整个机群在2016财政年度内退役，但是计划遭到了国会的反对，U-2计划被暂缓，而且2016—2018财政年度的资金也被恢复。
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随着苏联解体，原先被用于和配备于探测和监控苏联潜艇的海军P-3C猎户座反潜机，也开始被应用于陆上成像任务。目前海军的清单中有基于12个侦察巡逻中队（VP）的大约85架P-3C，各中队具体位置见表7.2所示。根据某个说法，P-3C已经“成为监控波斯尼亚维和和追踪阿尔巴尼亚新危机的行动中至关重要的拍摄侦察工具”。在1996年和1997年中的14个月期间，P-3C被用于324次任务，检查了2425个目标。P-3C机组人员尝试侦测塔利班和基地组织的领导人，他们为躲避美国2001年对阿富汗目标的袭击而逃到了巴基斯坦或伊朗。这些飞机也监控沿海的走私货船，这些船可能会夹带逃跑塔利班和基地组织的领导人到黎巴嫩、叙利亚、索马里或也门。2013年，P-3C也被用于也门任务。飞机还飞越菲律宾以支持反对阿布·萨耶夫组织的活动。它们也飞越巴格达、巴士拉和费卢杰。
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表7.2 P-3C侦察巡逻中队（VP）的位置
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P-3C飞机的底部携带着标准照相机、红外照相机（红外探测系统）和合成孔径雷达。但是，P-3C还能够提供全动态视频，有时会被用于监控护卫舰队前方50海里的活动。2007年，据称该视频经常显示出叛乱分子挖洞安放简易爆炸装置的活动。有一种小型的P-3C被称为鹰射手（EAGLE ARCHER），携带沿海监视雷达系统（Littoral Surveillance Radar System），该系统在伊拉克和阿富汗追捕叛乱分子时被证明是有效的。雷达可以追踪车辆和更小的对象，可能包括人。
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海军目前正在用P-8A海神多用途海上飞机逐步取代P-3C。它所具备的传感器除了一个有源/无源声音传感器系统，还包括一个电光/红外传感器，一个逆合成孔径/合成孔径雷达，一个磁异常探测器。该飞机长度为129.5英尺，高度为42英尺，翼展为117英尺，速度为490海里每小时。它最大飞行高度能达到4.1万英尺，最远航程为1200海里，可在空中待命4个小时，能容纳9名机组人员。2019年之前计划制造109架P-8A。对现有的37架P-8A进行初步部署，产生了三个只配有P-8A的巡逻侦察中队（第5巡逻侦察中队、第16巡逻侦察中队、第45巡逻侦察中队），全部位于杰克逊维尔海军航空站。P-8A还和P-3C一起部署于第30巡逻侦察中队，也位于杰克逊维尔海军航空站。2013年12月，来自第16巡逻侦察中队的6架P-8A到达了冲绳的嘉手纳空军基地，服务于第七舰队的巡逻和侦察行动。2014年，1架P-8A被用于搜寻从吉隆坡起飞的马来西亚航空公司MH370航班。与U-2情况一样，2014年8月，一架P-8A与中国一架J-11战斗机发生了面对面的遭遇。
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美国有人驾驶空中侦察机群的另一个成员是MC-12W自由飞机，一种中低高度、双引擎涡轮螺旋桨飞机。它是豪客比奇飞机公司的空中国王350和空中国王350航程延长版（ER）的军用版本。其主要任务是提供情报、监视和侦察，直接向地面军事力量提供支持。
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MC-12W的翼展有近68英尺，长度超过46英尺，高度刚过14英尺，最高飞行高度为3.5万英尺。取决于原机型飞机是由350或350ER改装的，其最远航程分别为1500海里或2400海里。飞机携带一个电光红外传感器和“其他任务要求的传感器”，能够提供全动态视频。
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到2012年6月，空军MC-12W机群有42架飞机。2009年6月，首架执行作战飞行的MC-12W从伊拉克巴拉德联合基地起飞，这里是第362远征侦察中队的驻地。6个月后，多架MC-12W开始抵达阿富汗。最终，共有四个MC-12W单位：位于巴拉德的第362远征侦察中队；位于加利福尼亚州比尔空军基地的第489远征侦察中队；位于阿富汗巴格拉姆空军基地的第4远征侦察中队；位于坎大哈机场的第361远征侦察中队。2011年10月为止，第4远征侦察中队飞行超过1万架次，飞行达5万飞行小时，而且据空军的一份新闻稿称，飞行任务支持了地面行动，并因此抓获或清除了超过4万个目标。2010年5月成立的第361远征侦察中队执行作战飞行达11.5万小时，侦察覆盖超过8000英里。2014年9月，第361中队执行了最后一次任务后被撤销，留下第4远征侦察中队负责阿富汗的目标。然后，2014年10月1日，第4远征侦察中队在阿富汗执行了最后的MC-12W飞行任务。2015年2月，据称空中国民警卫队（Air National Guard）正在俄克拉荷马州威尔·罗杰斯空中国民警卫队基地成立了新的MC-12W行动单位，到年底之前所拥有的MC-12W飞机“有空军作战司令部舍弃的，也有通过美国特种作战司令部争取到的”。
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美军正在开发一种自由类型的侦察飞机，即增强中高度侦察与监视系统（Enhanced Medium Altitude Reconnaissance and Surveillance System, EMARSS），将携带电光传感器。和某些MC-12W飞机一样，它也以豪客比奇飞机公司的空中国王350ER双引擎涡轮螺旋桨飞机为原型。
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无人驾驶飞行器
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无人驾驶飞行器（Unmanned Aerial Vehicles, UAVs）的广为人知的名字是无人机，它在美国战略和战术侦察中承担了日益增长的重要性。1994年2月，中央情报局在亚得里亚海北部海岸阿尔巴尼亚的某个基地部署了一个无人驾驶飞行器单位，负责操控两个经过特别改装的通用原子公司的纳蚊（GNAT）750无人机。无人侦察飞机的主要任务是监控安置在波斯尼亚的塞尔维亚大炮。
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如今，有几个无人机项目正在运行中。GNAT 750-45更被人熟知的名字是捕食者（Predator），是1994年在中央情报局指挥下飞越波斯尼亚的无人机型的强化版。捕食者的原始版本是RQ-1，飞行航程近450英里，最大高度为2.5万英尺。它携带电光合成和红外成像系统，还有合成孔径雷达。
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