1。唯一的优点是跨音速时飞机表现稳定，没有出现颤振等一系列问题，这似乎暗示着 F-104 换发后的巨大潜力。1954 年 7 月，加装加力燃烧室的
J65-W-7 发动机获准投入使用，替换了原来的 J65-B-3。其军用推力 3,538 公斤，加力推力 4,627 公斤，尽管性能还不如预定装备的
J79 发动机，但已经远优于 J65-B-3。换装 J65-W-7 后，XF-104 最大平飞速度可以轻易超过音速，在 12,500 米左右高空可以达到
M1.49 ，俯冲时最大速度可以达到 M1.6，急跃升时可以爬升到 16,764 米。性能显著提高。1955 年 3 月 15 日，该机由洛克希德试飞员
J·雷·格岱驾驶，在 18,288 米高空达到 M1.79， 这是 XF-104 所达到的最大平飞速度。
1954 年 10 月 5 日，装备 J65-W-7 的第二架 XF-104 （53-7787 ）首次试飞。该机被用作武器试验平台，因此装备了 20
㎜M61A1 “火神”航炮，以及 AN/ASG-14T-1 火控系统。在最初的对空火力测试中，M61A1 航炮表现良好。但在 12 月 17 日，M61A1
却几乎毁掉了 XF-104 的 2 号机。当时 XF-104 正在进行射击试验，M61A1 突然炸膛，紧接着 J65
发动机转速急剧变化，处于极度不稳定状态。经验丰富的首席试飞员托尼·勒维尔立刻关闭发动机，进行空滑迫降，最后在罗杰斯干湖上成功着陆。事后调查发现，一发 20
㎜炮弹在膛内爆炸，碎片飞出来击穿中机身油箱。燃油喷到炮舱内，并从舱门缝隙漏到左侧进气道内，使得发动机由于严重富油而熄火。在这件事当中，勒维尔能安全脱险，除了运气之外，精湛的技术和丰富的经验也是不可或缺的。
不过，这架 2 号机还是在 1955 年 4 月 14 日坠毁了。当时 R·菲斯·索曼正在 15,240
米高空进行航炮射击试验。航炮在射击时发生故障，产生严重振动，撞松了飞机腹部的弹射舱门，导致座舱急速失压。索曼的抗荷服因此迅速膨胀起来，挡住了他的视线。他立刻想到
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月勒维尔的那次事故，认为自己也遇到了同样的事件，没有选择，只能跳伞。然而他事后发现，他本来可以挽救这架飞机的——飞机本身没有严重问题，只要降到低空，抗荷服自然也瘪下来，视线也不会受阻了。由于这次事故，洛克希德损失了仅有的武器试验平台，不得不改装一架
F-94“星火”截击机用来应急。
