圖-154偵察機是中國人民解放軍空軍在蘇聯售予的圖-154客機M型的基礎上研製的電子戰偵察機，正式代號為圖-154MD。
圖-154客機是俄羅斯圖波列夫設計局設計的三發中程客機，用以替代圖-104、伊爾-18等早期噴氣客機，兼作運輸用途。1966年春開始設計，1968年初在莫斯科附近的儒科夫基工廠進行地面滑行試驗，1968年10月14日首次試飛。共有6架原型機和預生產型機用於試飛，從第7架開始交付蘇聯民航局使用。1971年處蘇聯民航局所接受的第一架圖-154進行初步驗證飛行和機務人員訓練飛行，同年5月開始郵件和貨物運輸。至1992年9月，已生產各型圖-154約1000架，現在還在繼續生產。
圖-154和波音、空客等客機相比，並不能算一種好的客機。由於蘇聯的航空設計思想、發動機技術等原因，該機經濟性不好，舒適性差，可靠性低。 先是發動機頻頻出現嚴重故障，國內的圖-154曾出現渦輪葉片斷裂打壞發動機短艙的事故，幸好飛行員技術過硬，加上運氣，未出現大的事故。但其他事故不斷，機毀人亡的事故時有發生，因此圖-154稱為了民用航空界中較不受歡迎的機種。這是國內的圖-154逐步轉入聯航中的原因，也是選擇該機作為電子戰平臺的一個次要原因。
中國聯合航空公司是中國空軍的商業部門，1992年至少一架在中國聯合航空(CUA)服役的圖-154M(編號B-4138)接受了執行電子情報蒐集任務所需要的特種改裝。這次改裝在機身下方加裝了數個容納電子情報裝備的半球形整流罩。這些設備可以探測、識別、和定位敵方的陸基和艦載發射器，然後對截獲的信號參數進行測量和分析。經過此種改裝的飛機被重新命名為圖-154M/D 。
上個世紀90年代末期編號為B-4138的圖-154M/D已經完成了第二個階段的改裝計劃。這次改裝最大的特徵就是在機身下方換裝了一個獨木舟形狀的大型整流罩，其中容納了一部實驗中的合成孔徑雷達(SAR)系統，該系統與美國空軍的E-8聯合星性能相似。在第二階段的改裝中，圖-154M/D上最初安裝的一些電子情報蒐集設備仍被保留了下來。
2013年11月16日和17日，圖-154偵察機B-4015號機連續兩天飛抵釣魚島以北約150公里的空域。航空自衛隊戰鬥機緊急升空應對。 海軍軍事學術研究所研究員曹衛東在接受媒體採訪時表示，圖-154此次飛行是為宣示中方主權、展現維護釣魚島安全的信心和決心，同時也透露了我方維權的新手段。 
2014年3月11日，為加大馬航失聯客機搜救工作力度，經中央軍委批准，中國空軍3月11日10時緊急出動2架軍用飛機，從三亞鳳凰機場起飛，赴馬航失聯海域執行搜救任務。北京時間11日15時41分越南航空搜救指揮所表示，越南已經允許中國TU154飛機進入越南領空搜尋馬航失聯飛機。
中國人民解放軍空軍的圖-154MD從外觀上看加裝了多個雷達罩、天線和電子戰設備，裝備了一部合成孔徑雷達系統，該系統與美國空軍E-8"聯合星"聯合監視及目標攻擊雷達系統相似。一個這樣的雷達系統能夠明顯的提升中國空軍的作戰飛機在一場進攻性空中戰役中的作戰效率。
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