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rc-135採用波音707機體，主承包商為美國著名電子裝置廠商雷聲公司。巨大的頭部和機身整流罩內裝有大量的電子天線，配合機內眾多的電子偵察裝置，rc-135能夠進行對廣泛頻段無線電訊號的識別和監聽。rc-135常常在敵國的國界之外不遠處飛行，不侵犯敵方領空卻又能夠接受到敵國從預警雷達到行動電話的各種電磁訊號。

rc-135由波音707機體改裝而成，長466米，翼展444米，機高1295米。裝四臺普拉特&iddot;惠特尼公司的tf33-p-9渦扇發動機，單臺推力7280千克，最大航程可達12萬千米。飛行高度通常在15千米以上，巡航速度860千米/小時，續航時間可超過12小時。藉助空中加油巡航時間最長可達20小時。

rc-135有多種改進型，包括a、s、u、v、w、x等型，最新型號為rc-135x，作用各不相同。rc-135s用於偵察彈道飛彈，可使用高精度光學探測裝置探測到再入彈頭。其機載電子偵察裝置可以收集、處理和分析飛彈制導的電波頻率及相關資訊，因此s型是美國戰區飛彈防禦計劃的重要組成部分。外形上看，s型的主要特點是後機身有幾個水滴型天線罩。s型主要在太平洋西側抵近俄羅斯、中國佈置。

rc-135u型是早期的rc-135c電子偵察機的改型。側面的側視雷達加大，維持側面的雷達罩也加大。另外該雷達罩上方架設了偶極天線，易於辨認。

rc-135v和rc-135w型可實時偵測空中各種電磁波資訊，對輻射源目標進行定位、分析、記錄和資訊處理。機載雷達技術偵察系統可以收集預警、制導和引導雷達的頻率等技術引數，並對其進行定位。其測量範圍涵蓋目前世界上的各種雷達，測量精度高，脈衝寬度可精確到正負01微米，方位可精確到正負1度。機上通訊訊號偵察系統可偵察到音訊、話頻、電傳、電報等訊號。在1萬米高度巡航時可偵測到600至800千米外的電臺。偵測到的電子訊號自動錄音，並透過壓縮通訊實時傳給地面站或返回基地進行處理。對特別重要的資訊情報，可直接轉給地面站指揮官。機上還有紅外探測器和前視雷達，探測距離達238至370千米，可在360千米內分辨出37米長的物體。v型是由c型和u型改進而來，機身下增加了多個情報收集片狀天線；右翼設定了新的通訊天線；機身上設定特高頻/甚高頻天線。w型由老式的型改進而來，近似v型，加裝了俗稱&ldo;豬鼻&rdo;的大型機頭雷達罩，機頭設有更多的天線，機腹的天線比v型多。

最新的rc-135x型裝備電子光學探測系統，包括可視紅外偵察感測器、雷射距離測量系統和任務檢驗軟體。這套系統可與美國空軍作戰飛機、地面指揮中心，甚至衛星直接聯絡，能夠把實時情報傳給上述平臺的指揮人員。

各型的rc-135均裝有高頻、甚高頻和極高頻無線電通訊，以及由雷達和gps/s組成的先進導航系統。rc-135在偵察時，最大的優勢在於無須進入敵國領空，大大增強了其任務的自由度和靈活性。由於在國際空域飛行，無需考慮自衛，rc-135沒有配備武器系統。目前，美國空軍共有17架rc-135戰略偵察機，全部配備給一線現役部隊。

rc-135的身影近年來頻頻出現在戰場上、熱點地區和例行性偵察行動中：在入侵巴拿馬的&ldo;正義事業中，rc-135首次參加實戰；在海灣戰爭&ldo;沙漠盾牌／沙漠風暴行動中，美軍共派出4架rc-135偵察機對伊拉克進行不間斷的偵察監視，平均每天有2架在空中飛行，每架飛機一次偵察時間為12小時；在科索沃戰爭中，rc-135成了美國空軍所有投入實戰的最有效的