AF-12与A-12在外观上的变化包括：在A-12的“Q舱”（照相系统舱）位置增加第二个座舱；机头安装了一个可容纳1.02米雷达天线的大型天线罩；前机身两侧增加了四个武器舱，其中右前方弹舱用于容纳火控系统设备，所以只能在其他三个弹舱各安装一枚GAR-9导弹。
AF-12的前机身段模型，此时还未考虑安装休斯雷达
1961年1月23-24日，研制团队和美国空军武器系统项目组在加州伯班克举行了首次会议，军方认真听取了“臭鼬工厂”关于该机的设计和发展理念。
研制工作看上去一切顺利，但是在6月，风洞测试显示新的圆锥机鼻和抬高的后座舱使飞机出现了严重的方向稳定性问题。为了解决这一问题，只能对后机身进行额外修改。设计团队在两个发动机舱下方各增加一片固定腹鳍，并在机身下方中线位置增加一个大型折叠腹鳍，可随起落架收放而展开和折叠，说白了就是腹鳍在起落架收回时展开，在起落架放下时折叠。
工程师们对新增加的三个腹鳍进行风洞测试
中线腹鳍折叠后的样子
YB-58的试飞员埃斯罕也被吸收进“凯德洛克”项目，成为首席试飞员，不过他同时还继续为休斯飞YB-58/ASG-18测试机。在通过了复杂的保密审查后，埃斯罕获准进入伯班克“臭鼬工厂”与工程师接触，并在AF-12模型中熟悉该机座舱和特殊设备。
1962年8月2日，美国空军增加了项目资金，把AF-12原型机一口气增加到3架，都来自原先的A-12订单。此时第一架原型机正在“臭鼬工厂”中制造，洛克希德代号“货品1001”，空军序列号60-6934。随着第一架原型机在1962年12月到来年春天的这段时间里逐渐成形，“牛车”和“凯德洛克”两个项目都需要一个保密的试飞场地了，特别是“凯德洛克”即将首飞。加州爱德华兹空军基地是个不错的选择，但是组装完毕的“货品1001”却被拆解装车运到内华达州51区。
组装中的YF-12原型机
YF-12A的设计特点
原型机在测试阶段使用了YF-12A的编号，该机长31米，高5.6米，翼展17米，翼面积149平方米。机翼前缘后掠角的61.25°，没有上下反角，安装角1°2'。
“货品1001”的空重是27547千克，而规定空重是26953千克，该机的最大起飞重量是57606千克，而规定重量是56468千克，都超重了。YF-12A采用前三点式起落架，主轴距11.5米，重心范围在16%-29%平均气动弦（MAC）之间，过载限制-1-+3.6g。有趣的是，YF-12A的最大允许空速和其最大设计速度相同，都是450节等效空速（KEAS）。
在A-12/YF-12/SR-71项目中，速度限制都用等效空速来表示（等效空速是修正了安装误差和仪表误差以及空气压缩性影响后的空速指示器读数，一般远小于真实空速）。飞机在任何时候都不能超过当前状态下的最大允许速度，否则会导致结构损坏。此外，YF-12A还被禁止做尾旋和任何滚转速率超过120°/秒的机动、起飞仰角不能超过14°，否则发动机舱腹鳍会擦地。
YF-12A三面图，巨大的雷达罩和腹鳍是该机的标志性特性
“黑鸟”家族成员的外形特征
首飞
“货品1001”到达51区后，人们花了几个星期时间进行重新组装，给它装上两台普惠J58发动机后进行了接近起飞速度的高滑测试。
为了保密，A-12、YF-12A、SR-71都是这样使用卡车运到51区首飞的
1963年8月7日，埃斯罕驾驶60-6934完成了首飞，后来他谦虚地把这次首飞描述为一次典型的产品测试飞行。在首飞中，A-12侦察机的首席试飞员——娄·沙尔克驾驶F-104“星式战斗机”进行了伴飞。
1963年8月7日，60-6934完成首飞后降落
约翰逊后来在他的AF-12日志中写道：“这是我参加过的项目中，第一种火控系统还在研制阶段就首飞了的飞机。”
出色地完成首飞后，人们并不急于把YF-12A推进到3.2马赫的设计速度，因为此时“牛车”已经拓展了全部包线。工程师们把时间花在了把火控系统集成及测试惯导系统上。
因为此时“牛车”已经拓展了全部包线。工程师们把时间花在了把火控系统集成及测试惯导系统上
公开
随着“牛车”在51区进入全面试飞，频繁的测试和训练架次使A-12被越来越多的局外人目击到，其中目击最多的是客机机组。
这就不可避免地带来了“牛车”项目还能被隐藏多久的问题。1963年11月29日，在肯尼迪总统遇刺后一周，新总统林登·约翰逊召开了国家安全委员会会议，这次会议的主要问题是如何面对“牛车”的技术胜利。
会议决定让项目继续保密到1964年大选。但很快，由于共和党指责民主党在支持新型军用飞机研制方面做得很差劲，所以约翰逊总统决定提前公开这个“黑”项目。并命令幕僚们做好准备。
“凯利”·约翰逊也被要求参加声明的草拟工作，他建议在声明中使用“A-11”这个编号，改编号曾被用于已被抛弃的“牛车”反雷达改型。1964年2月29日，约翰逊总统宣布了“牛车”的存在，并在发言中使用了“凯利”·约翰逊推荐的“A-11”编号。
1964年2月29日，约翰逊总统宣布了“牛车”的存在
“美国研制一种先进的喷气式试验机——A-11已经获得成功。该机在21300米以上的高空以每小时超过3200公里的速度作了长时间试飞。
A-11的性能远远超过今天世界上任何飞机……。
该型号从1958年开始研制……加州伯班克的洛克希德飞机公司是该机的制造者。该机的J-58型发动机，为联合飞机公司的普惠分部设计和制造。A-11的试验性火控及空对空导弹系统由休斯飞机公司研制。
由于这种研制工作对美国的国家安全具有长远的重要意义，A-11的详细性能严格保密。所有与此项目有关的个人接到指令，不得泄密……。”
为了让总统的讲话更可信并把公众的注意力从中情局的A-12“牛车”项目上转移开，“凯德洛克”项目在总统上电视前的几小时在“白色世界”中稍稍露了一小脸。两架YF-12A原型机，60-6934和60-6935在沙尔克和鲍勃·吉利兰的驾驶下从51区转场到爱德华兹空军基地（吉利兰后来成为SR-71的首席试飞员）。
沙尔克还记得那群人目瞪口呆地看着两架外表圆滑的奇怪飞机滑向指定机库。要知道除了几位沙漠居民和客机机组外，YF-12A此前从未被项目之外的人看见过 两架飞机在降落时只被几十名碰巧在周六上午工作的维修人员看见。沙尔克还记得那群人目瞪口呆地看着两架外表圆滑的奇怪飞机滑向指定机库。要知道除了几位沙漠居民和客机机组外，YF-12A此前从未被项目之外的人看见过，
沙尔克继续说：“我们这次低调的转场在飞机掉头进机库时闹了一个大乌龙，我们在机库大门前做了180°掉头，以便让拖车把飞机倒退入机库，但发动机尾气触发了机库消防阀。这些阀门很大，和航母机库甲板的消防阀差不多，在沙漠中可没机会看见这么多的水从机库顶部倾盆而下。”
试飞
几星期后，这两架YF-12A完成了必要的重新布线工作后，60-6936也飞到爱德华兹。三架原型机在爱德华兹就位后，参加“凯德洛克”项目的人数激增，其中很多是从空军系统司令部（AFSC）和防空司令部（ADC）抽调来的人。直到1965年中期，这支测试团队才被正式命名为“SR-71/YF-12测试部队”。由于多数专家都留在了51区为A-12工作，所以测试团队在新基地的工作可谓磕磕绊绊。尽管如此，等YF-12A60-6934装上了一套全新的电控进气道系统，能在飞行中可靠控制进气流量后，埃斯罕驾驶该机在短短三个月就完成YF-12的包线扩展项目。
YF-12A的前座舱
YF-12A的后座舱