洛克希德U-2偵察機（英文：Lockheed U-2，外號“蛟龍夫人”，Dragon Lady），是美國洛克希德公司為空軍研製的一種單座單發高空偵察機。U-2能不分晝夜於70,000英尺（21,336米）高空執行全天候偵察任務，在和平時期、危機、小規模衝突和戰爭中為決策者提供重要情報。此外亦用於電子感應器研發、確認衛星資料和校準。雖然首飛至今已經五十多年，但U-2仍然活躍於前線 。
U-2生產線曾於20世紀80年代重新啟動。2005年12月23日由美國國防部核准的預算文件中要求U-2最晚於2011年全部退役，並於2007年年初將部分U-2退役。U-2的使命將會由諾斯羅普·格魯曼公司製造的“全球鷹”無人機和偵察衛星取代。但由於“全球鷹”至今還未能全部完善，U-2退役計劃被再度推遲 。
U-2於1955年8月秘密完成首飛。1956年開始裝備美空軍。美國空軍和CIA用來偵察敵後方戰略目標，如今仍可作為戰術偵察機。幾十年來曾征戰全球，偵察過蘇聯、古巴、朝鮮、中國、越南等國家，但是也有15架在敵國的領空被擊落。
20世紀50年代初，東西方之間的對抗不聲不響地開始了。由於傳統研製U2的洛克西德-馬丁公司“臭鼬工廠”的情報收集手段不能滿足要求，蘇聯人的遠程轟炸機、彈道導彈、潛艇和核武器等重點研製計劃從西方世界的視野中徹底消失了。美國迫切需要獲得蘇聯重點國防建設方面的情報，所以，美國軍方準備著手研製一種新型高空偵察機。
1955年7月24日，U-2的001號原型機由一架C-124運輸機從伯班克秘密運至“大農場”試驗基地。8月4日，託尼·勒維爾駕駛飛機進行了首飛，並打破了由英國人保持的22707米升限的世界記錄。
J57發動機
雖然U-2的試飛很順利，但在降落時還是出現了問題。更嚴重的問題出現在9月22日，U-2在19500米的高空飛行時，J57發動機第一次出現了空中熄火的故障，重新啟動後發動機恢復工作，又飛行了2 0千米。
J57發動機
但在飛機下降到18000米高度的時候，發動機再次熄火。這次一直下降到1 0000米的時候，發動機才恢復正常。要知道，設計製造一套能夠在高空中連續安全運轉八九個小時的動力裝置並非易事。在新發動機換裝之前，在17000～20000米的這段高度內又多次出現了類似的故障，U-2試飛員把這段距離戲稱為“不毛之地”。
由於飛越蘇聯領空的任務是極端危險的，所以美國中央情報局最初想僱傭一些外國飛行員來執行這些任務。這樣即使是在敵方上空被擊落了，美國也可以把責任推得一乾二淨。但找不到符合要求的外國飛行員，中情局不得在美國空軍尋找飛行員。經過挑選定下的人與中情局簽訂為期2年的服務合同，從軍隊退役加入到U-2偵察機項目中。為了保密，這些人對外的身份是洛克希德公司的僱員。所有飛機、情報傳感器和生命保障系統的維護工作聘請非軍方技術代表完成，高空偵察目標的選擇和任務計劃則由中央情報局控制下的位於華盛頓的項目司令部下達。
U-2在設計上採用了全金屬懸臂中單翼，使用洛克希德公司的專門翼型。機身為細長的圓截面全金屬半硬殼薄規格蒙皮結構，後機身兩側有液壓操縱阻力板。懸臂全金屬結構尾翼為正常佈局，平尾可由液壓操縱繞前緣改變安裝角。由於機身細長，採用了獨特的雙主輪自行車起落架，主輪與尾輪均向前收入機身。可拆卸的機鼻、駕駛艙後的機艙內及機翼下的設備艙內，裝有通信、導航、著陸儀表等系統。由於只裝了一臺噴氣發動機，所以U-2偵察機的爬升速度比民用客機還要慢，駕駛時也需要更多的耐心。
另外，U-2上裝有高分辨率攝影組合系統，能在4小時內、在15000米高空，拍下寬200千米、長4300千米範圍內地面景物的清晰圖像，並沖印出4000張照片用於情報分析；可以安裝合成孔徑雷達，穿透遮障偵察淺層的地下設施；還可以安裝全景攝影、多光譜分析儀，以及能接收雷達信號、通信信號的電子偵察設備等。U-2偵察機雖然沒有配備任何武器系統，但是它能在導彈來襲時撒出干擾金屬箔片來干擾導彈、保護自己。
由於U-2偵察機的飛行高度讓人歎為觀止，所以也被洛克希德的工程師們起了“天使”的暱稱。在總體設計過程中，凱利·約翰遜遇到了難題，即如何在油箱容量和結構重量這兩方面找到合適的平衡點。為了能夠執行長距離的飛行任務，U-2不得不攜帶大量的航空燃料，但由此增加的重量卻讓它不能飛到規定的安全高度。所以在U-2最初型號的設計中，約翰遜不得不對飛機結構進行大規模的減重，一些一時半會還用不上的設備在設計中被去掉，一些設備的功能也被簡化。如安裝在U-2偵察機上的駕駛員座椅最初沒有安裝高度調節裝置，如果由身材矮的飛行員駕駛飛機，就不得不在座椅上墊羊毛毯來增加高度。
U-2偵察機使用的航空燃料也必須重新研製。普通航空燃料不可能在20000米高空正常使用，新型燃料則是一種特殊的低揮發、低蒸發壓力的柴油。由於是在高空中長時間飛行，所以加壓服的研製也很重要。早期的MC·2和MC一3型局部加壓服，飛行員穿上後會很不舒服，特別是手腕和腳踝處，那裡是局部加壓服的縫合處。飛行員穿上加壓服後，吃飯、喝水也成了大問題。第一代加壓服沒有考慮到飛行員如何“方便”，後來改為插入導尿管進行排尿，再後來改為用一種外置的水囊來排尿，這樣飛行員才稍微舒服了些。為了減少消耗，飛行員往往在飛行任務的前一天吃少量富含高蛋白質的食物，避免在執行任務時內急。另外，無論在何種情況下，飛行員都只從他的頭盔中獲得氧氣。U-2項目在加壓服方面所取得的成果，對於後來美國的載人航天計劃有著很好的借鑑作用 。
美國空軍的U-2偵察機每6年或4000飛行小時就要進行一次定期基地級維修（PDM）。這項維修工程需要拆掉飛機的機翼和尾部，拆掉所有內部設備，用塑料噴丸除掉油漆，檢查機身是否腐蝕或存在結構損壞。
U-2高空偵察機最拿手的本領是高空照相，機上裝有長焦距航空相機，相機內裝有寬20釐米、長2500米的底片，可以持續九小時多角度拍攝地面目標。據說，只要飛12架次，就能拍攝整個美國。U-2高空偵察機照相的清晰度很高，在18000米的高空，地面人員的活動可以清晰地顯示出來。此外，U-2高空偵察機還裝有先進的電子偵察設備，不僅能偵察到對方陸空聯絡、空中指揮的無線電信息，還能測出對方的雷達信號。
U-2飛機採用常規佈局，機翼為大展弦比中單翼，其動力裝置為一臺J57（推力為48.9千牛）或J75-P-B發動機。飛行時高度是25,000m以上的平流層，是普通飛機的2倍以上。飛機外表為了避免反射陽光塗成黑色，並加大機翼使其具有滑翔機特徵，飛機在起飛時機翼兩端有補助圈滑器，著陸的時候機翼端做為地面接觸先著陸，後補助器滑行移動。在巡航高度（70000英尺）飛行時最高速度與失速速度僅相差18km/h，被認為是最難操縱的軍用機。
J75發動機
為了減輕結構重量，機身全金屬薄蒙皮結構，機身十分細長，也導致了U-2具有明顯缺點。在1969蘇聯紅軍使用地對空導彈攻擊時，導彈在飛機附近爆炸，爆炸產生的氣浪導致飛機墜落，在墜落前飛機已被嚴重破壞。飛行員穿有特殊的增壓服，根據報道增壓服為宇航員用服裝，具有生命維持裝置。
8臺照相偵察用全自動照相機，膠捲長3.5千米，可將200千米寬5000米範圍的景物拍成4000張照片。
4部電子偵察雷達信號接收機，無線電通信偵收機 ，輻射源方位測向機和電磁輻射源磁帶記錄機。
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