而D-21A 则大量借鉴和应用了A-11、A-12、YF-12、SR-71“黑鸟”系列“双三”飞机（最大平飞马赫数达到3以上，实用升限超过3万米）的相关技术，如气动外形、耐热材料、结构设计、生产工艺等，以缩短研发周期。可以说，D-21A 无人驾驶侦察机是上述有人驾驶高空高速飞机的一个衍生品。1966年8月，美国军方和中央情报局对洛克希德公司研制的D-21A原型机进行了几次试飞评估，但检测结果不甚理想，有的试验以失败告终，造成了较大的损失，五角大楼因此而取消了其开发计划。不过，整个设计制造工作并未立即结束，洛克希德公司对原方案进行了修改，经过努力，改型出了性能优异且工作较为可靠的“双三”无人机-D-21B“雄蜂”，在后续的试飞中，新款D-21B取得了一定的成功。“雄蜂”无人机在总体构思上选择了非常适合高速飞行的单发、单立尾、头部进气、细长机身的无尾式气动布局方案，并采用了阻力小、强度高、容积大的翼身融合体结构，抗热性好的钛合金材料以及带拱形前缘的大后掠狭长双三角翼设计。其机翼的展弦比很小，前缘后掠角高达70度。

乍看上去，这样的外观有点像缩小了尺寸的SR-71有人驾驶高空高速战略侦察机。此外，该机还配有非常先进的超声速冲压式喷气发动机，以及当时世界上最高级的照相侦察设备。D-21B的翼展为5.8米，机长13.1米，机高2.2米，动力装置选择1台推力达6664牛的XRJ-MA20S-4型超声速冲压发动机。该机的最大发射质量在5000千克左右，最大飞行马赫数可达3.35～3.6，实用升限29000米以上，最大航程约5000～5500千米（视不同的母机平台和任务内容而定）。

D-21B“雄蜂”无人机超声速冲压发动机具有质量小、推重比大、以三倍声速飞行时的工作效率高等诸多优点，但用它作为主动力装置也存在问题：一是发动机无法在零速度或小速度条件下启动；二是难以利用自身的升力装置和动力系统进行滑跑起飞和降落（机翼在起降状态下的升力系数很低）。因而，D-21只能依靠其他飞机“带飞”、投放。

既然无法独立完成滑跑升空和着陆的过程，洛克希德公司的航空工程师也就没有为这种高空高速无人侦察机安装常规的起落装置，这么做也有助于减轻全机结构质量、降低飞行阻力、增大机内容积。“雄蜂”出窝洛克希德公司先后为D-21“雄蜂”系列超声速间谍无人机设计了2种发射方式。第一种方式是，由SR-71／A-12“黑鸟”有人驾驶高空高速侦察机将D-21超声速无人机驮在机背上，带至高空放飞。

D-21的研制者和使用者把“雄蜂”的这种出窝方式的项目试飞称为“标签”计划。中央情报局版的单座型A-12和美国空军版的双座型SR-71均是由洛克希德公司设计制造的，在厂内改装起SR-71将D-21A驮在机背上来比较便利。A-12的飞行性能（如实用升限、最大平飞速度、留空时间等）要比质量较大的双座型SR-71更出色一些，研发人员最后选定A-12有人驾驶高空高速侦察机作为D-21试验、试飞用的发射平台。由A-12改装而成的航空母机被洛克希德公司命名为M-21。

M是英文mother（母亲）的第一个字母，而D-21中的D除了与其绰号“雄蜂”（drone）的首字母有关外，还有另一层含意-“女儿”（daughter），表示它与M-21之间为母子关系。“标签”项目的无人机发射过程大致是这样的：先把D-21“雄蜂”安装在位于M-21“黑鸟”飞机的后机身上方的支架上。

然后，以母背子的方式从机场滑跑起飞。当作为母机的“黑鸟”抵达规定的高度，且飞行马赫数达到2～3时，启动D-21的超声速冲压发动机，待这种动力装置的工作趋于稳定后，D-21再与M-21母机平台缓缓分离。由于M-21有人驾驶母机的飞行速度比较大，“雄蜂”无人机配装的超声速冲压发动机在高空高速条件下很容易启动，并保持比较稳定的工作状态，这是该方案最明显的优点之一。D-21A就选择了此种放飞的途径。

然而，两架组合为一体的带翼高速飞行器，在马赫数3左右的速度状态下实施分离，风险也很大，二者间的协调配合必须做到万无一失，稍有差池便会威胁到飞机的安全。M-21与D-21A在验证试飞阶段先后发生了两起严重事故。

第一次，“雄蜂”与“黑鸟”分开后不久，D-21A突然发生失稳的状况，导致其在高空爆炸解体。第二次，D-21A刚刚脱离位于M-21机背上的托架，便与“黑鸟”的垂直尾翼相撞，受损的M-21因失去平衡和控制而急速下坠，飞行员被迫弃机跳伞后死亡。鉴于机背发射的办法不太靠谱，不够安全，洛克希德公司后来淘汰了这种过于危险的放飞方式。M-21与D-21A组合的“标签”项目总共只进行了4次试飞，就被迫结束了。

第二种方式是，用经过改造的B-52H型“同温层堡垒”战略轰炸机挂载D-21无人机在一定高度上投放。D-21的研制者和使用者把“雄蜂”M-21有人驾驶母机的这种离机方案的项目试飞称为“前辈碗”工程。首架被选作母机的60-0036号B-52H型战略轰炸机于1966年12月12日飞抵洛克希德公司帕姆戴尔工厂进行改装。

这款远程重型轰炸机的体形庞大，动力强劲，具有升限较高、速度较快、航程很远、载重能力很强的特点，特别适合挂载尺寸和质量均较大的物件。经过改型的B-52H“同温层堡垒”飞机可在其左右机翼根部的下方各吊装1架D-21A。代号为“前辈碗”项目的初期验证飞行，是在比尔空军基地实施的。根据测试、评估与使用计划，B-52H与D-21的组合先后进行了17次空中试射和试用。

尽管从理论上讲，B-52H轰炸机一次出动可携带2架D-21无人侦察机，而且也做了相应的先期挂装验证飞行，但在进行实际空中投射测试和执行侦察任务时，作为母机的B-52H通常都只在其左翼下吊挂1架D-21。1967年9月28日，编号为501的D-21“雄蜂”无人侦察机由B-52H战略轰炸机携带升空，但在前往测试场的飞行途中，501号无人机却出人意料地从母机的挂架上脱落，坠向地面。