Con su adhesión a la OTAN en 2004, el espacio aéreo de Bulgaria se convirtió en espacio aéreo de la alianza, y los cazas de la Fuerza Aérea Búlgara comenzaron a operar como parte del Sistema Integrado de Defensa Aérea y de Misiles de la OTAN (NATINAMDS).
El NATINAMDS, que ofrece una capacidad constante, protege a los países de la alianza de acuerdo con el derecho internacional. El Mando Aéreo Aliado de la Base Aérea de Ramstein (Alemania) supervisa esta misión colectiva, en cooperación con los centros de operaciones aéreas combinadas (CAOC) de Uedem (Alemania) y Torrejón (España). En tiempos de paz, los aliados de la OTAN declaran sus redes nacionales de vigilancia aérea y alertan a los medios de combate para la misión NATINAMDS, que funciona las 24 horas del día.
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