Aux USA, suite à l’affaire du U-2 de Francis Gary Power, abattu le 1er mai 1960 au-dessus de L’URSS Lockheed lança l’étude du D-21, le premier drone de reconnaissance à statoréacteur. La vitesse du D-21 était de Mach 3,3 à 3,5 avec une altitude opérationnelle entre 26500 et 27800 mètres. Le D-21 avait une faible surface équivalente radar et fut probablement le premier aéronef furtif.

Comme on l’a vu précédemment, Lockheed avait accumulé une grande expérience sur les statoréacteurs avec les véhicules d’essai X-7. De 1952 à 1960, le X-7 avait été tiré à plus de 60 exemplaires et avait servi à la mise au point de divers statoréacteurs dont celui du D-21. Lockheed décida d’utiliser la version améliorée Marquardt XRJ43-MA20 S-4 du RJ43-MA-11 du Bomarc pour équiper le D21.

Cette version utilisait des composants du MA-11, mais fut modifié pour fonctionner à de plus basses pressions et à des températures plus élevées. Le S-4 était intégré dans la cellule du D-21 et n'avait pas d’entrée d’air propre comme sur le Bomarc. La structure principale était cependant identique et comprenait la pompe à carburant et son système de contrôle, les injecteurs de carburant et les accroche flamme.

Ces accroche flammes étaient néanmoins modifiés pour permettre une combustion stable avec les basses pressions de la haute altitude. L'allumage était procuré par un système employant du TEB (tri éthyl borane) pour pouvoir redémarrer en cas d'extinction de flamme. La chambre de combustion/tuyère était remodelée pour tenir compte du taux d'expansion plus élevé à haute altitude. L’ordinateur de contrôle du système d’alimentation en air et en carburant ainsi que les capteurs de pression furent également modifiés pour permettre le fonctionnement du statoréacteur aux basses pressions de la haute altitude.

En novembre 1962, la conception et les performances du drone étaient figées dans ses grandes lignes. Le D-21 avait un long fuselage pratiquement cylindrique de 12,19 mètres de long dont la prise d'air axiale était modulée par un cône mobile s'ajustant en fonction de l'altitude et de la vitesse. La partie avant contenait le compartiment des équipements de reconnaissance, dont des capteurs. La partie centrale était occupée par le réservoir de combustible et la partie arrière abritait le statoréacteur Marquardt.

A la partie supérieure était monté l'empennage vertical de forme trapézoïdale à forte corde. La voilure, de 5,18 mètres d'envergure, était implantée au fuselage en position médiane et en dièdre négatif.

Un A-12 biplace modifié (nommé M-21) servait de plate-forme de lancement. Les premiers vols captifs se sont déroulé à partir du 22 décembre 1964 et la première séparation réussie d'un M-21 a été faite le 5 mars 1966. Cependant, le 30 juillet 1966 lors d’un test (voir histoire du M-21) de largage du D-21, le statoréacteur a percuté le M-21 à Mach 3.25, ce qui a entraîné la perte de l’avion et d’un membre d’équipage.

Cet accident a conduit à l'abandon du programme en août 1966. Cependant, le légendaire ingénieur en chef de Lockheed, Clarence "Kelly" Johnson, était persuadé que le D-21 ferait un excellent drone de reconnaissance et a lancé la modification des drones D-21 restants pour le lancement depuis un Boeing B-52H. Le D-21A fut re-désignés D-21B et mena une courte carrière d’espionnage au-dessus de la Chine au début des années 70. Aujourd’hui encore, le D-21 reste sans équivalent dans le monde.