1967年11月6日，编号为507的D-21型无人侦察机被B-52H轰炸机带到了预定的高度，并进行了投放试飞。

然而，其测试的结果却没有达标。离开母机2～5秒之后，“雄蜂”的冲压喷气式发动机虽然勉强被前方来的亚声速气流启动了，但它只工作了区区90秒，在将无人机的速度推进到1.5马赫后，便告熄火。此次试验，507号D-21型无人机仅仅飞行了250千米（含滑翔的距离），无论是飞行马赫数还是航程都与设计指标相去甚远。经过对试验数据的分析和研究，工程技术人员发现，导致失败的主要原因为：母机投放D-21无人机时的飞行速度太低。

B-52H虽然是一款非常好的发射平台，但它的最大平飞速度只能达到每小时1000多千米（外挂D-21“雄蜂”无人机后，它的最大速度和飞行高度都会降低），以这样的速度进行投射，显然不能满足吸气式超声速冲压发动机正常启动和稳定工作的需要。因此，必须想办法提速。针对这一问题，洛克希德公司的解决方案是：在D-21的机身下方增设1台液体燃料助推火箭。经过改进的B-52H母机升至万米高空后，先投下D-21与火箭助推器的组合体，接着按程序打开液体燃料助推火箭，使组合体的速度逐渐从亚声速增至2～3马赫，然后再启动“雄蜂”配装的超声速冲压发动机。

一旦D-21无人机获得稳定的持续冲压喷气动力，便与火箭助推器分离，独自以超声速3倍以上的速度呼啸而去。后来的实践表明，上述想法和试验方案是正确的，达到了预期的目的。1968年6月16日，配备了液体助推火箭的512号D-21型超声速无人机与B-52H母机进行了一次成功的试飞，取得了令人满意的数据。

在此次检验性的飞行中，该机的最大平飞马赫数超过了3，往返总共“奔跑”了5300千米，接近其最大设计航程。该机返航至预定空域投下的侦察设备舱也首次被经过专门改装的JC-130B型运输机回收。采用火箭水平助推发射的方案经过多次试飞验证后被认为是相当安全的，后来实际执行侦察任务的D-21无人机均采用了这种较为稳妥可靠的三级发射方式放飞。而经过技术升级的带有火箭助推器的D-21高空高速无人驾驶侦察机也被赋予了新的名号-D-21B。

B-52H型战略轰炸机挂载D-21B“雄峰”回窝。俗话说，有得便有失。为了满足超声速3倍以上的战术技术指标要求，高空、高速和远航性能极佳的D-21B无人机的低速性能却极差，且不说它的发动机在零速度状态下无法启动，只要平台的飞行马赫数降至某个节点，其动力装置便会自行“罢工”，停止工作。因此，该机难以用常规的方式自行从机场上滑跑起降。执行完侦察任务返航时，这种高空高速无人机先要按照事前编好的程序，飞至某一指定区域上空18000米左右的高度，将装在机身下部的侦察仪器舱投下。

随即，它将完成最后一项使命-终结自己的生命-在某海区上空引爆自毁。当D-21B投放出来的有效载荷舱降至5000米左右的高度时，自动打开回收伞，缓慢下坠，然后由等候在空投点附近的JC-130B型运输机（或直升机）在半空中用挂钩钩住任务设备舱的降落伞，将其携带至地面（或舰面）。

这一回收过程相当复杂，时机也不好把握，给实际操作带来了诸多的问题，导致执行任务的成功率大大降低。为保险起见，回收仪器舱时还有第二套方案：一旦JC-130B运输机没钩住降落伞，立即派遣停在附近的军舰打捞落水的任务设备舱。

“雄峰”的起降问题总算勉强解决了，但是其可靠性却一直不如人意。据统计，在验证试飞期间，D-21“雄蜂”飞行器的损失相当大，总的回收成功率（主要指任务设备舱的回收成功率）竟然不足50％。与其他的有人驾驶或无人驾驶航空器相比，这是一个非常差劲的数据。据美国资料透露，D-21B“雄蜂”高空高速无人侦察机一共就执行过4次间谍使命，均以败亡告终。其中，2次对中国大陆的侦察飞行有去无回，踏上了黄泉路；

另外2次侦察任务似乎完成了，D-21B也飞返到了预定地点的上空，但由于回收工作失误，空投下来的航空相机等侦察设备及其拍摄的胶卷全部石沉大海。“雄蜂”有去无回1964年10月，中国在本土的西北地区成功地爆炸了自己的第一颗原子弹，从而成为世界上第五个拥有核武器的国家。

此消息在国际上引起了广泛的轰动性影响，美国政府尤其感到震惊。为了刺探中国发展核武器的秘密，五角大楼和中央情报局早在几年前就一直想方设法派遣间谍飞机深入中国西部地区实施窥视活动。这时的D-21B“雄蜂”无人侦察机刚刚进行完阶段性的飞行测试，虽然还有些“呆头呆脑”，不够机灵，但凭着它“疾行”速度超过声速3倍、“跳跃”高度达到3万米的实力，在那个特殊的年代里，便顺理成章地成了美国情报部门对中国大陆进行航空侦察的唯一选择。1969年，五角大楼和中央情报局开始联手实施一项绝密的行动计划：窥测位于中国西北地区的核试验基地。这一年的11月9日，编号为517的D-21B无人侦察机由美国空军的B-52H战略轰炸机携带至印度洋上空发射。

该机离开母机后，一路狂奔，以马赫数3的速度向中国西部飞去。不料在此之后，这架D-21B就如同泥牛入海，杳无音讯了。美国的情报专家和技术人员对此根本摸不着头脑，猜不出“雄蜂”究竟遇到了什么麻烦。有人分析，它的机载电子系统有可能发生了故障，使之无法返航至特定的回收海域；

也有人认为，该机或许被中国的防空部队干脆利索地击落了。D-21B“雄蜂”无人机承担的首次间谍使命就这样以神秘消失的方式而告结束。1970年12月至1971年3月，美国人又先后发射了3架针对中国的D-21B 高空高速无人驾驶侦察机，其中的2架完成任务后，因回收失误，任务设备舱落入茫茫大海。

另一架则在发射后失踪，美国的情报人员搞不清楚缘由，他们判断，该机也许被中国击落，也许是毁于故障。在此之后，“雄蜂”再也不敢以身犯险了。这4架当时堪称技术超前、性能超群的高空高速无人侦察机在入侵中国领空，执行特务使命时，到底发生了什么情况，它们是如何败亡的呢？直到冷战结束后，其前因后果及基本过程才逐渐被媒体披露出来。1969年11月某日，苏联人在其领土上发现了1架美制飞机的残骸。

虽然其机体大致还算完整，但损毁非常严重，难以恢复其真面目。苏联军方和克格勃的相关人员对该机的碎片以及破损的部件研究了半天，也没有完全弄明白，这到底是一架什么样的飞行器。苏联情报部门从机体上残留的标识和文字中，辨别出了该机来自美国，它所用的材料相当高级，浑身上下都是用钛合金打造的。

至于这位不速之客来此何干就不得而知了。苏联解体后，美国和俄罗斯曾经有过一段短暂的蜜月期，双方的交往比较频繁，且相互之间的禁忌似乎也比冷战时代少了许多。

一次，曾经主管过先进无人机开发项目的美国某机构负责人里奇先生造访莫斯科，竟意外地得到了一件“礼物”。接待里奇先生的前克格勃官员将几块飞行器的金属残片送给了他。俄国人告诉这位美国“朋友”，这些物件取自1架坠毁于西伯利亚的航空器，他们相信该机是一款美国秘密研制的新型作战飞机。“礼物”一到里奇手里，他就已经心中有数了：这正是那架失踪的517号D-21B无人机的碎块。

从俄国人介绍的情况看，可大致推断出517号在执行侦察任务时到底发生了什么事情。该机的导航定位系统、程序飞行控制系统显然出现了一系列的错误，它从中国的西北地区掠过后，没有转弯也未返航，而是头也不回地一路往北，径直飞向了苏联的西伯利亚地区，直至燃料耗尽，才重重地砸落在荒原上。当里奇了解到被苏联人缴获的“雄蜂”无人驾驶侦察机的残骸散布区域并不大时，又确定了另一个真像：该机虽然带有自毁装置，但这架D-21B很可能因为存在着系统故障而没能按照预先设置的程序爆炸自毁。