1963年末,该项研制计划被重新命名为“机上标签”,Q-12也被重新命名为D-12,用于该计划的A-12也改称M-12,美国空军从18架A-12中抽出2架改装成M-21,机身编号分别为60-6940和60-6941。M-21,即双座型的A-12,在机身背部中线、两个垂尾之间的位置安装了一个支架,用于执行任务的D-21就安装在这个支架上,机头稍微上抬。此外,M-21后驾驶舱里还设计了一个潜望镜,便于后座的飞行员更好观察
1966年7月,M-21/D-21计划在一次事故之后被取消。此后,D-21改进之后发展出了D-21B,后者加装了火箭助推器,并由B-52H翼下挂载发射。经过一系列的飞行测试以及4次的实际应用之后,B-52H/D-21B计划也于1971年7月寿终正寝。M-21与D-21的结合飞行测试开始于1964年12月22日,1965年持续了一年。
1966年3月5日,D-21无人机第一次成功于M-21脱离,实现自主飞行。第二次飞行测试在1966年4月27进行,D-21在脱离之后一度爬升到了27400米,接近设计数据,跟重要的是其飞行速度突破了3.3马赫,尽管在飞行了2200千米之后,由于部分系统故障导致D-21最终坠毁,但是这次飞行测试还是非常成功.美国空军再次转变态度,对D-21项目兴趣大增,所以在4月底,美国空军就同洛克希德签订合同又订购了15架D-21
然而,一个月之后,于7月31日进行的D-21的第四次飞行测试却是一场大灾难。在这次飞行测试中,D-21从载机机背脱离后直接撞向了载机垂尾,导致两者全毁。在这次事故中,载机的两名飞行员虽然成功弹射脱离,但是最后落在了海面上,飞行员比尔·帕克被海军直升机救起,而后座的发射控制员雷·特里克由于救生服泄气而沉入海中。这次事件之后,凯利·约翰逊迅速叫停了从M-21机背发射D-21的飞行试验,但是他认为这对整个计划的影响不大。
与D-21相比,D-21B的机身下增加了一个大型火箭助推器,助推器长13.5米,重6025公斤,比D-21B还要重。在1968年6月16日进行的测试中,取得了完全成功。然而事情并没有就此顺利结束,此后的两次发射试验连续遭到失败,1968年底的一次试验倒是取得了成功。1969年2月,空军在夏威夷进行了一次模拟实战的D-21B发射试验,但是试验失败了,不过之后5月和6月的发射试验取得了成功。
J-58JT11D-20发动机测试时,几乎烧红发亮的发动机机体,美国60年前的技术仍然让人叹为观止。
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