但这只是为缓解压力而故意施放的“烟幕弹”而已。事过不久，美国在1962年12月，又将两架U-2飞机提供给了台湾空军，并加紧了对中国大陆核计划的侦察。
经过一段时间的侦察，美国人已经掌握了萨姆-2导弹导航系统的工作频率，在新提供给台湾的U-2飞机上安装了电子预警系统，在飞临地空导弹阵地时，该系统可捕捉到导弹的信号，向飞行员示警，并通过飞行的晃动摆脱导弹的追踪。
1963年3月28日，一架U-2飞机从南朝鲜起飞，经包头、乌鲁木齐后飞至甘肃某基地上空侦察核设施。在该基地的国防科工委所属地空导弹部队某部第4营两次捕捉住目标，却由于U-2飞机已加装预警系统，未待导弹升空，目标早已逃之夭夭。
6月3日，又一架U-2飞机前往兰州侦察，故伎重演，4营再次失掉歼敌战机。
打击U-2飞机接连失利，使我军觉察到敌机已拥有对付导弹的手段。通过战例分析，地空导弹部队人员发现，U-2飞机每次都在地空导弹制导雷达打开天线的20秒后开始摆动，看来如果在20秒内发射导弹，仍有可能击落敌机。
然而，按照萨姆-2导弹作战规则，打开雷达天线一般在目标100公里以外时，从打开制导天线到发射导弹至少需要7到8分钟。为了有效地打击U-2飞机的嚣张气焰，我地空导弹某部2营的干部和技术人员反复进行研究，经过数十次开机试验，终于将打开制导雷达天线的距离减至38公里，发射准备时间压缩到10秒以内，创造出“近决战法”。这样，U-2飞机即使接收到导弹的制导信号，也来不及改变方向迅速逃脱。
1963年11月1日清晨，又一架U-2飞机从桃园起飞。飞行员叶常棣是位很有实战经验的王牌飞行员，曾两次当选为“克难英雄”，一次获“飞虎奖章”，并受蒋家父子多次接见。这次是他第4次驾驶U-2飞机赴大陆侦察。
当完成侦察任务的叶常棣驾驶飞机经江西上饶上空时，我导弹部队已经布下了天罗地网。叶常棣的“莅临”，再一次为某部2营创造了立功机会。2营作战参谋陈辉亭根据敌机航速推测U-2飞机已到35公里处。营长岳振华毫不迟疑地下达命令：“开天线！”
天线打开后，3个跟踪显示器上都没有发现目标。指战员们全神贯注地在屏幕上搜索。
当高低角引导显示器右下端露出半个米粒大的信号时，操作手赶紧打手轮锁定目标，导弹进入自动跟踪状态。8秒内，3颗导弹全部升空。
U-2飞机内警报声响。已意识到危险临近的叶常棣急做转弯机动，躲过第一枚导弹的攻击，可第二发导弹接踵而至。随着“轰”的一声巨响，U-2飞机在空中解体。叶常棣被甩出座舱，失去知觉，飞机的残骸坠落在广丰县万罗山。
叶常棣毫无知觉地在空中坠落了两三分钟，才苏醒过来。他赶紧打开降落伞，降落在一个小山丘上。落地后，他想逃跑，可双腿和两臂已被弹片击伤，无法动弹。这时解放军和民兵包围过来，叶常棣束手就擒。
叶常棣被击落的当天下午，国民党空军总部宣布：“我空军高空侦察飞机一架于11月1日下午在匪区上空执行例行侦察任务时失事。”矢口否认叶是被解放军击落的。5个月后，国民党空军正式宣告叶常棣“壮烈成仁”。国民党军队出版的《忠烈传》中称叶常棣“忠心可问天”。
叶常棣驾驶的U-2飞机被击落，我方对飞机残骸进行了认真的研究，其最大的收获是在叶的飞机残骸中发现了一个新的天线，并找到了名为“12号系统”的电子预警装备。航天工业部和国防科工委电子研究所等单位组成的“抗干扰研究小组”将U-2飞机上的这套“12号系统”安装在伊尔-12飞机上进行操作实验。发现只要收到导弹雷达的信号，在导弹阵地60公里外，这套系统就会亮起省油灯警告飞行员，进入60公里以内则会亮红灯指示飞行员尽快逃离，并配有高频尖叫声示警。
我科研人员清楚了“12号系统”的功能后，拟定了以重复频率的反制方法与敌周旋，即以假频率跟踪敌机，“12号系统”不会反应，等导弹发射时，再改用真频率引导导弹，这时“12号系统”已来不及反应了。并将这种重复频率的电子反制系统称为“反电子预警1号”。
进入1964年后，我军仍在寻机打击U-2飞机。5月8日，屡建战功的地空导弹某部2营奉命撤出内蒙古土默特旗阵地，风尘仆仆，挥师南下，前往福建漳州设防。
就在大陆空军张网待猎的同时，美台方面也在策划新的侦察行动。6月，台湾空军派出“头号王牌”飞行员李南屏，驾驶U-2飞机转飞菲律宾库次角空军基地待命。李南屏受领的主要侦察任务是：大陆第一次核试验进入最后现场组装阶段的有关情报和大陆支援北越的补给情况。
李南屏在台湾军界赫赫有名。早在1957年，他便驾驶一架RF-84F侦察机飞越台湾海峡，对上海进行高空侦察，在被我军战机击伤后，竟侥幸逃命。
1963年，李南屏赴美接受驾驶U-2飞机的训练。回台后，曾12次驾驶U-2飞机对大陆进行间谍侦察。蒋介石先后4次召见这位“克难英雄”“飞虎英雄”。
7月7日，李南屏驾驶U-2飞机飞向大陆。为了配合他的行动，台湾方面先后出动一架U-2飞机和一架RF-101侦察机，窜入大陆，借以分散解放军的防空注意力。但这些花招早已被我地空导弹部队识破。
在漳州导弹阵地上，我军指战员正严阵以待。
12时25分，李南屏驾驶U-2飞机进入大陆后，直奔漳州而来。
12时36分，U-2飞机飞至距导弹阵地32公里处，随着指挥员岳振华的一声令下，3发萨姆-2导弹勃然腾空。
这时U-2飞机上的预警系统发出警报。李南屏看到仪表盘上高频重复脉波信号灯急闪不停，一边向台湾惊呼：“12号高频灯亮起！”一边操纵飞机以30度的大坡度转弯脱离，但为时已晚。我军的“反电子预警1号”采取了反预警措施，未等李南屏逃脱，近在咫尺的导弹早已轰然爆响，李南屏的飞机在万米高空粉身碎骨。
1964年10月16日，中国成功地在西北地区爆炸了第一颗原子弹。也许是因为蒋军的连连失败，还是其它什么别的原因，这回美国方面没有让台湾空军出动U-2飞机，而由美军亲自出航，搜集核尘样本。
美国经对中国的核尘样本分析发现，中国人是用铀235做核裂变材料，而非美国人事先估计的钚。为了更准确地掌握中国大陆的核发展计划，美国人认为有必要对兰州和包头核材料工厂进行更密集的高空监测，便在U-2飞机上安装红外线夜间摄影机和电子干扰“13号系统”。
这种全自动的“13号系统”是美国使出的又一“杀手锏”。
该系统只要接到大陆空军的雷达信号，就开始传送错误的信号，误导地空导弹的追踪雷达，编造U-2飞机的航向、高度和速度，让萨姆-2导弹误入歧途。“13号系统”本来是装备在B-52轰炸机上的，古巴导弹危机后，洛克希德公司将其稍加改造，装在经常飞临古巴的U-2飞机上。1964年9月起，中央情报局开始在桃园基地的U-2飞机上安装这套设施。靠这套设施，“黑猫中队”
的王锡爵于1964年11月26日赴兰州进行侦察间谍活动，躲过我地空导弹的追杀，侥幸飞回台湾。
兰州之战失利后，我军在认真总结经验教训的基础上，决定在制导雷达上加装新研制的反干扰系统，以对付U-2飞机的欺骗式干扰系统。
1965年1月10日19时56分，“黑猫中队”的张立义驾驶U-2飞机从山东沿海窜入大陆，向包头进发。临行前，上司曾告诉他这次航线是一条崭新的航路，决不会遇到解放军的导弹。可事实上，我军早已在张出发前便获得情报，并做好了截击准备。
U-2飞机经黄骅、大同，很快便进入内蒙古地区。张立义看了一下表还有一刻钟就要到达目标了。他为自己的一路顺风暗暗庆幸，却万万没有想到，我军的导弹正在下面等着他。
21时15分，3发萨姆-2导弹喷射的火舌划破夜空。张立义在2000米的高空始终未接到“13号预警系统”的报警。面对显示器上出现的乱糟糟的小亮点，张立义疑惑不解。他心想如果遭到导弹攻击，显示器上就是一道平稳的亮线。正当他准备打开“13号系统”时，一团火光已窜到机翼下，整个机身剧烈抖动，密封的座舱内一片漆黑。张立义明白飞机已被击中，便打开了座椅的弹射装置开关。
跳伞后的张立义，落地苏醒后，发现四周都是搜索他的人影，便躲藏起来。
可在人民布下的天罗地网面前，他成了我军的又一个俘虏。
在此后的近两年时间里，桃园基地的U-2飞机又多次潜入大陆领空，却未受任何打击。美蒋甚为得意。他们甚至认为中苏关系恶化，中国空军已失去导弹来源，无力同U-2飞机抗衡。
殊不知，在此期间，我军制造出可与萨姆导弹相媲美的红旗-2地空导弹。
空军组建了更多的地空导弹部队，一张张防空网严阵以待，随时准备歼灭来犯之敌。
1967年9月8日，一架U-2飞机又从桃园基地起飞，侵入我东南领空，准备侦察嘉兴机场。驻沪空军导弹部队接到敌情后，立刻做好迎敌准备。
U-2飞机飞临嘉兴机场后，不断向地面的制导雷达施放干扰电波。当U-2飞机与导弹阵地相距32公里时，3发红旗-2导弹发射升空，将这架U-2飞机击落。飞机内的国民党空军少尉飞行员黄荣北眼前一片漆黑，地平线在他脑际中消逝，他成了我空军击落的最后一名“黑猫中队”飞行员。
进入1968年后，国民党空军停止使用U-2飞机对大陆进行纵深侦察，台湾空军和美国中央情报局的U-2飞机合作暂告结束。
美国在插手亚洲事务的同时，从来就没有放松过中东地区，并在中东地区屡屡挑起事端。
