研製背景SR-71的原型：A-12偵察機SR-71偵察機，是以A-12偵察機為原型設計的，是美國“黑鳥”家族的第三代：A-12偵察機及其派生型，YF-12A試驗戰鬥機，SR-71偵察機，是“黑鳥”家族中生產架數最多的一種型號（後兩代分別屬於第一代的改進項目）。早在1959年洛克希德公司為美國中央情報局研製了A-12高空高速偵察機。就在A-12偵察機研製計畫實施中，臭鼬工廠也向美國空軍提出了以A-12為基礎的偵察/轟炸型方案RB-12。同時還製造了兩款模型機RS-12和B-12。RS-12是A-12的按比例放大型，是一種既能執行偵察任務，又能實施核攻擊的偵察/攻擊飛機，其研製計畫最終半途夭折。在它的編號中，R代表偵察(Reconnajssance)，S代表攻擊(Shike)。專用偵察型R-12是A-12的雙座按比例放大型，它順利地進入了實機研製階段，並最終R-12作為SR-71進行生產。型號命名SR-71偵察機在洛克希德公司提出RS-12和R-12兩個方案，且空軍也計畫將R-12重新編號為RS-71（代表Reconnaissance-Strike，偵察—打擊），但同時羅克韋爾公司則提出了以B-70瓦爾基里轟炸機為基礎的RS-70偵察/攻擊機的方案來競爭。所以，洛克希德公司的兩個空軍用的偵察機型方案，在本公司內原本是稱為RS-12和R-12的，但對外則稱為RS-71和R-71。1964年的總統大選，參議員Barry Goldwater持續抨擊詹森總統與新武器研發上落後於蘇聯，詹森總統決定以高度機密性的A-12計畫，及存在的偵察型進行回擊。1964年7月25日，詹森正式發表講話，透露了洛克希德公司正在研製第二種速度3倍音速的軍用飛機，編號為SR-71，是一種可在世界範圍內使用的先進遠程戰略偵察機。這次講話沒有隱藏SR-71的軍內實際編號，但此時SR已無攻擊、偵察之意，其含意已變為戰略偵察(StrategicReconnaissance)了。然而，空軍參謀長柯蒂斯·勒邁更喜歡SR的編號，也想將RS-70改編號為SR-70。但這時給予媒體的新聞稿仍然寫著RS-71，造成總統誤讀飛機編號的傳聞。計畫的公開與新編號使臭鼬鼠工廠與空軍中參與計畫的人員受到震撼；所有印刷了的維修手冊、飛行員手冊、訓練vufoil、機座和材料都已印上了R-12。依照詹森總統的演說，編號依據指揮官命令變更為SR-71，並立即重新印製29,000份藍圖。生產製造1962年6月，美國空軍對R/RS-71進行了模型審查，同年12月6日簽訂了製造6架試驗機的契約。SR-71共分為三種型號。SR-71ASR-71偵察機SR-71A屬於戰略偵察型，是“黑鳥”家族中生產架數最多的一種型號。1963年2月，以偵察攻擊型RS-71開始研製。1964年10月29日l號機出廠，井被運往負責試驗的加利福尼亞州旁姆戴爾工廠，並完成地面試驗後。1964年12月22日首次飛行。隨後將偵察攻擊型RS-71改為戰略偵察型SR-71A，共生產了29架。SR-71BSR-71B屬串列雙座教練型，共生產2架。后座艙為教官艙，比前座艙高，這樣前后座的乘員都有較好的視界。在該機發動機短艙下，又重新裝上了兩塊固定式腹鰭。2架SR-71B分別於1965年11月18日和12月18日首飛，於1966年1月交付使用，用於培訓SR-71A的飛行員。1968年1月11日，SR-71B的2號機因飛行事故墜毀，剩下的一號機後來作為NASA的831號機用於各種飛行試驗。SR-71CYF-12ASR-71C是經修改的教練型，只製造了一架。由於SR-71B的2號機失事，根據空軍的使用需要，用YF-12A的l號機和地面試驗機的部件改裝了一架SR-71C，改裝成了此教練型。該機於1976年10月29日首飛。在2所有SR-71飛機中，有一架尾部稍有修改的飛機，它就是SR-71A（BT）。因該機加大了尾梁尺寸，故有人稱其為“大尾”（Big Tail）。
機身SR-71偵察機結構圖SR-71的機身大部份都是鈦，而這些鈦還是在冷戰高峰期從蘇聯方面得到的，洛克希德用各種可行的偽裝方法防止被蘇聯政府得知這些鈦的用途。為了降低成本，他們使用的是可在較低溫度軟化而較易加工的鈦合金，完成的飛機會塗上暗藍色（趨近黑色），以加強熱輻射冷卻與高空的偽裝效果。鈦制蒙皮的研究顯示，在逐次像是退火一般的劇烈加熱中，材質會逐漸強化。主翼內側蒙皮的主要部份其實是皺紋狀的。熱膨脹會使平滑的蒙皮撕裂或捲曲，而將蒙皮做出皺摺讓它能向黑鳥的座艙垂直方向伸展，避免應力過強，同時也增強縱向強度。不過空氣動力專家指責工程師是試圖讓一架20年代的福特三引擎飛機（因其皺紋狀的鋁製蒙皮而聞名）飛到三馬赫。部份SR-71在機身中心附近有紅色的警示條，以防止維修人員不慎破壞蒙皮，因為這裡的蒙皮薄而易破，很大一塊區域的下方都沒有結構梁提供額外支撐。SR-71被設計為具有非常小的雷達反射截面（radar cross-section，RCS），這是早期的隱形設計。然而，這並沒有包括高溫引擎排氣。所以諷刺的是，SR-71在聯邦航空總署（Federal Aviation Administration，FAA）的長程雷達上是最大的目標之一，在幾百哩外就能追蹤。即使採用了大量的隱身技術，但是因為其在高速飛行時候巨大的紅外特徵，因此他實際上不具備隱形功能，但是依賴他的高速，SR-71成功的擺脫了上千次針對她的攻擊，其中絕大部分都來自前蘇聯的飛機和對空飛彈。電子裝備SR-71偵察機空中加油計畫早期的類比式進氣電腦並不總是能跟得上立即的飛行變化，若內壓力過高，且進氣錐處在不正確的位置，激波會突然在進氣口前中斷，稱為“進氣未啟動”（inlet unstart）。這會使進入壓氣機的氣流立即停止，推力下降且排氣溫度開始上升。由於突然失去一半動力造成兩邊推力大幅度的不對稱，進氣未啟動會造成向一邊的狂暴的偏航。SAS、自動飛控和手動控制得與不預期的偏航格鬥，但經常造成另一邊引擎氣流的減少，並造成共振失速（sympathetic stalls），結果是立即地反向偏航，常常也發出巨大的爆聲。飛行員與偵察系統官偶爾會經歷到他們的壓力服頭盔撞上座艙罩，直到未啟動平息下來的狀況。一種標準的反制之道是讓另一邊的進氣錐移動而造成刻意的未啟動，以停止偏航狀況，讓飛行員能進行再啟動，完成後就可以重新加速並爬升到計畫的巡航高度。後來黑鳥換上了新的數碼進氣電腦，洛克希德的工程師們發展的引擎進氣控制軟體，能重新捕獲漏失的激波，在飛行員感覺到未啟動的發生之前就重新點燃引擎。SR-71的機工們有責任精確地調整數以百計的前部空氣旁通門，這對控制激波、防止未啟動與增強性能有一定的幫助。SR-71主要任務載荷包括偵察照相機、紅外和電子探測器、AN/APQ-73合成孔徑側視雷達等先進的電子和光學偵察設備，但都處於絕對保密的狀態，外界了解甚少。但通過對其飛行速度和光學照相機的分析，一小時內它能完成對面積達324000平方千米的地區的光學攝影偵察任務。形象地說，它只需要6分鐘就可以拍攝得到覆蓋整個義大利的高清晰度照片。其光學鏡頭的性能超乎一般的想像，但解析度高度保密。為了避免飛機向前飛行引起的誤差，偵察照相機均裝在導軌上，攝影時向後運動，使得相機相對於地面靜止。兩側脊線SR-71偵察機兩側脊線是一個獨特而有趣的特徵。早期的雷達隱形研究認為，平滑且漸縮的外形能將最多的雷達束反射至其它方向。原先的黑鳥並沒有兩側脊線，看起來就像個放大版的F-104，但雷達工程師說服了空氣動力學專家，增加了一些風洞測試。他們發現兩側脊線可以產生強力的渦流，在接近機身前段會產生大幅度的額外升力，於是就可以減少三角翼的裝置角，以獲得較高的安定性與較低的高速阻力，還能增載入油量以獲得更遠的航程。由於強力渦流在高迎角時可延緩失速，落地速度也可以減低，還可進行高G迴轉直到引擎熄火。兩側脊線的作用類似近代戰鬥機用以提升機動力的翼前緣延伸，在風洞測試發現這點後，原本許多早期設計構型中都具有的前翼就不再需要了，這樣的設計仍然出如今許多最新型的隱形無人機上，讓它們允許無尾翼設計而兼具安定性與隱形性。動力裝置黑鳥的J58發動機黑鳥使用的J-58發動機是唯一可以持續使用加力燃燒室的軍用發動機，當飛行速度愈高的時候，發動機的效率也隨之提升。每一具J-58能夠產生32,500磅（145 千牛頓）的靜推力。一般噴氣發動機無法持續使用加力燃燒室，而且效率在高速時會下降。能夠讓飛機達到三馬赫，又必須提供亞音速的氣流給發動機，對涵道設計而言是必要的。在兩個進氣口前端各有一個圓錐形、可移動的進氣錐，在地面上或亞音速飛行下鎖定在最前方的位置。自1.6馬赫開始，進氣錐會逐漸向後移動，最大到26吋。原始的進氣電腦是類比式的設計，依據皮托管靜壓測量、俯仰、滾轉、偏航、迎角等等的輸入資料，算出進氣錐所需要的前後移動距離。這么做可以將進氣錐尖端產生的激波維持在進氣口，使氣流減速到1.0馬赫的激波為止，之後的亞音速氣流就可以讓引擎使用。這個在涵道內進行激波的捕獲稱為“啟動進氣”（starting the inlet）。壓氣機前方會因而產生巨大的壓力。泄氣孔和旁通門設定在涵道和引擎艙內，以維持進氣壓力，使涵道能持續地“啟動”。在3.2馬赫巡航下，進氣壓力的增加估計提供了58%的可用推力，壓氣機提供了17%，而加力燃燒室提供了25%，這時幾乎就是SR-71的最佳設計點。臭鼬鼠工廠的進氣系設計師Ben Rich常說壓氣機“使進氣活躍著”（pumps to keep the inlets alive）。引擎工作原理J-58另外一項特點就是他可以算是混合噴氣發動機：他是在一具衝壓式發動機內部再加上一具渦輪噴氣發動機。進入引擎的空氣先是被激波錐壓縮（同時氣流溫度也會上升），接下來氣流被分成兩道： 一部分進入壓縮風扇（核心氣流），其餘的經由旁通管直接進入加力燃燒室（旁通氣流）。通過壓縮風扇的氣流會進一步的壓縮（同時溫度也進一步的上升），燃料與壓縮氣流在燃燒室混合燃燒，這時候氣體溫度達到整個階段的最高溫，僅僅略低於渦輪葉片開始軟化的溫度。在通過渦輪段之後（溫度稍微下降），核心與旁通氣流在此會合一同進入加力燃燒室。但是當黑鳥於高速飛行時，通過激波錐壓縮的核心氣流溫度會高出許多，而這時候氣流尚未經過壓縮和燃燒段，過高的溫度使得噴入燃燒室的燃料量必須減小，以免接在後面的渦輪葉片會因為高溫而溶化。當速度接近3馬赫的範圍時，通過激波錐與壓縮段的氣流具有的溫度已經非常高，這時候沒有任何燃料會與核心氣流混合，這意味著通過壓縮、燃燒和渦輪段的核心氣流實際並未提供任何推力，黑鳥僅僅依靠加力燃燒室產生的推力來飛行。利用激波錐的壓縮效果，這時候引擎轉變成為衝壓引擎的型態。沒有其他飛機是以這樣的方式來運作。通常可以想像這是一具衝壓引擎內部還有一具噴氣發動機。低速時，噴氣發動機（核心部分）與衝壓引擎（旁通氣流與加力燃燒室混合）共同作用，飛行速度提高時，噴氣發動機雖然還是位於衝壓引擎的進氣通道內，可是已經形同停止工作（這也同時顯示渦輪葉片的高溫忍耐程度是以多少燃料可以燃燒來決定，同時這也決定這一具引擎最大輸出推力有多少）。啟動車原先黑鳥的引擎是以輔助的外啟動車進行啟動，啟動車停在飛機下後，以兩具別克（Buick）V-8發動機驅動連線到J-58的一支垂直的驅動軸以啟動引擎，啟動一具後再駛到另一側啟動另一具發動機，過程震耳欲聾。後期J-58就改用傳統的啟動車了。燃油SR-71偵察機JP-7原本是為了A-12而發展，擁有極高的閃燃點以避免高溫下自燃。JP-7含有碳氟化合物以增加潤滑性，氧化劑使其容易燃燒，甚至還有銫的配方，以偽裝廢氣的雷達訊號。這也使得JP-7比蘇格蘭威士忌還貴，操作SR-71一小時的油費就要24,000到27,000美元。相對之下U-2隻需要它的三分之一，但U-2的飛行速度只有SR-71約四分之一之外，可攜帶的偵察設備還少了許多。漏油問題SR-71是第一種成功突破“熱障”的實用型噴氣式飛機。“熱障”是指飛機速度SR-71偵察機快到一定程度時，與空氣摩擦產生大量熱量，從而威脅到飛機結構安全的問題。為此機身採用低重量、高強度的鈦合金作為結構材料；機翼等重要部位採用了能適應受熱膨脹的設計，因為SR-71在高速飛行時，機體長度會因為熱脹伸長30多厘米；油箱管道設計巧妙，採用了彈性的箱體，並利用油料的流動來帶走高溫部位的熱量。儘管採用了很多措施，但SR-71在降落地面後，油箱還是會因為機體熱脹冷縮而發生一定程度的泄漏。實際上，SR-71起飛時通常只帶少量油料，在爬高到巡航高度後再進行空中加油。如右圖所示， SR-71教練機型，注意第二個座艙罩。機背上的液體痕跡是空中加油後加油管離開加油口時灑出來的燃油，機翼上的則是在非巡航空速下，從油箱的數十個裂縫泄露出來的。
科幻般的黑鳥(15張)服役1964年12月7日，美國空軍決定將加利福尼亞州比爾空軍基地提供給SR-71戰略偵察機使用，並組建了第4420戰略偵察機聯隊。該聯隊即是美國空軍第9戰略偵察聯隊的前身。1965年SR-71通過了美國空軍戰略司令部的鑑定，並在1966年1月開始交付第9戰略偵察聯隊使用。到1967年9月，29架SR-71A全部試飛成功。1968年3月8日，第一架SR-71A（64-17978號）部署到位於沖繩的嘉手納空軍基地，以取代A-12執行戰略偵察任務。兩周后，SR-71A開始執行對越南和中國的偵察任務。1990年1月21日，駐嘉手納基地的最後一架SR-71（64-17962號）離開該基地返回美國。1990年1月26日，SR-71A的使命全部結束，所有飛機也隨之退役。越南戰爭SR-71偵察機在越南戰爭期間，美軍司令部下達的空中偵察飛行任務占全部飛機起飛架次的10-30%，在結束階段，“後衛-1”和“後衛-2”戰役期間，偵察飛行的次數占美軍同期在北越上空總飛行架次的26-45%。1969-1970、1971-1972年間，美軍SR-71偵察機飛行架次情況如下：1969年，美軍偵察機共執行了802架次是空中偵察飛行，其中SR-71為16架次。1970年，共完成空中偵察飛行5320架次，其中SR-71為47架次。1971年，美軍空中偵察飛行7662架次，SR-71為54架次。1972年，美軍進行空中偵察飛行20674架次，SR-71為123架次。SR-71從未被擊中過。這主要是SR-71戰略偵察機能以2800-3200公里/小時在高空偵察飛行，當時越南人民軍最先進的CA-75M防空飛彈系統只能保障對速度在2000公里/小時以下的目標的攻擊效率。雖然這種防空飛彈系統經過必要的修正，完善各種戰鬥性能後，改進型系統戰鬥力急劇提升，已經能夠摧毀類似“黑鳥”性能的高空高速目標，但戰爭已經結束，它們失去了證明自己的機會和用武之地，就此成全了“黑鳥”一架未被擊落的神話。擊傷事件SR-71偵察機上世紀70-80年代，美軍經常派出SR-71高速偵察機飛臨朝鮮東西海岸進行航空偵察，每月都要出沒3-4次，朝鮮人民軍一直設法予以擊落。時任朝鮮人民武力部部長的吳振宇計畫在1982年4月15日前擊落一架美軍偵察機，以此作為金日成主席70周歲生日禮物。1981年初，吳振宇重金邀請金剛石設計局的10位專家來到平壤，與朝鮮機械工業部(今為軍需工業部)的專家一道研討擊落SR-71的方案。經過研討，兩國專家決定在鹹鏡北道花台郡舞水端里基地和平安北道信川郡銀晶里基地實施“連動作戰”，用經過蘇聯專家技術升級後的S-200“織女星”遠程地空飛彈伏擊SR-71。
1982年初，舞水端和銀晶里飛彈基地開始保持24小時非常勤務體制。3月的一天，朝鮮人民軍防空部隊通過雷達跟蹤監視到SR-71由黃海康翎半島上空侵入朝鮮領空。接到報告後，吳振宇立即指示銀晶里基地準確算出SR-71的飛行速度和飛行時間，隨後下達攻擊作戰命令。可惜的是，從舞水端里發射的3枚“織女星”飛彈未能有效擊中SR-71，只是擊傷了SR-71的部分機體，迫使其迅速退出朝鮮並在此後相當長時間內不敢越境(這一過程得到美國馬基航空博物館的承認，該館收藏有大部分退役的SR-71)。有意思的是，“織女星”飛彈的殘骸後來墜落到駐防海州的朝鮮人民軍第4軍團軍營里，未得到通報的第4軍團以為是韓軍或美軍向朝鮮發射飛彈，誤判為韓美要發動戰爭挑釁，並及時向人民軍總參謀部進行了報告。
1990年1月25日，SR-71A全部退役以後，除了少數被封存外，大多數都是直飛其永久的歸宿地-各大型博物館或公園，作為一代名機的代表SR-71黑鳥構造圖(4張)作供遊人觀賞。然而，在1994年，美國國會批准SR-71重新服役。1995年6月28日，兩架經重新修整後的SR-71A重新服役使用，這就是所謂的重新服役型。這兩架飛機修整的內容主要是，對機體結構進行了加強，其次是裝備了先進的機載設備，如第一代新型合成孔徑雷達ASARS-l、技術研究目標照相機TEOC、高清晰度光學纖維照相機、電子信息系統和數據傳輸裝置等。重新服役的1號機是NASA使用的NASA832，1995年6月28日，它率先恢復現役。1995年8月28日，擬重新服役的2號機開始試飛。1997年1月1日，空軍提交了使兩機處於任務狀態的請求報告。正當美國空軍準備將重新服役的SR-71A用於訓練和執行任務時，在美國1998年財政年度的國防預算中，美國政府卻沒有批准SR-71A的使用經費。於是，現由美國空軍第9戰略偵察聯隊第2分遣隊使用的兩架SR-71A重新服役型，尚未使用一次又將重新退役。SR-71極其高昂的使用費用，是其將退役的主要原因之一，儘管就連國會議員也有人認為它仍然是一架尚無其它飛機可以代替的戰略偵察機。在美國空軍提交的任務準備狀態的請求報告中，曾提出兩架重新服役的SR-71A按每月30天計算，每月所需費用為3900萬美元的預算。而且，美國空軍還計畫對其進行現代化改裝，如改進它的偵察設備和雷達系統，裝備衛星全球定位系統等，這些都需要極大的投資，所以美國國會未批准這些投資計畫。由此看來，6O年代問世的“黑鳥”即將走到其生命的盡頭。SR-71從美國軍方退役後，變成NASA飛行試驗機，繼續在科研戰線上超期服役。
SR-71是世界上有人駕駛的最快的飛機，並且保有兩項紀錄：1976年7月28日當天，一架SR-71創下時速飛行員在22000米的視角3529.56公里的速度紀錄，以及25929米的高度紀錄（只有前蘇聯的MiG-25狐蝠式高空攔截機曾經在1977年8月31日達到更高的37,650米）。它可以在約24公里的高空，以約每秒72公里的速度掃視地表。當SR-71在1990年退役時，其中一架從它出生的加州棕櫚谷的美國空軍42號工廠，飛到維吉尼亞州香蒂利國家航太博物館展示，以平均時速3418公里飛行，全程只花了68分鐘。SR-71也保有在1974年9月1日創下的從紐約到倫敦的紀錄：1小時54分56.4秒。（協和式客機飛行同樣的路程要3小時20分，而最快的亞音速客機波音747則需要7小時。）
| 項目 | 數據 |
|---|---|
| 機員 | 1名或2名 |
| 機長 | 32.74米 |
| 翼展 | 16.94米 |
| 機高 | 5.64米 |
| 翼面積 | 170平方米 |
| 空重 | 30600公斤 |
| 最大起飛重量 | 78000公斤 |
| 動力系統 | 兩台普惠J58-1渦輪噴氣亞燃衝壓組合循環發動機 |
| 推力 | 2×32,500磅(144.57千牛頓)(後燃器開) |
| 起落架寬度 | 5.08米（16英尺8英吋） |
| 起落架前後距離 | 11.53 米（32英尺10英吋） |
| 最大速度 | 3.35 馬赫(2,193節，4,062千米/小時) |
| 轉場航程 | 4,800公里 |
| 航程 | 1,600海里（2,960公里），2個副油箱 |
| 作戰半徑 | 1930公里 |
| 實用升限 | 80,000呎(24,285米) |
| 最大升限 | 100000呎（約30500米） |
| 爬升率 | 大於60 m/s |
| 翼負荷 | 460千克/平方米 |
| 推重比 | 0.382:1 |
SR-71偵察機電影《變形金剛2》中，“天火”以SR-71的形象出現電影《X-MAN》中，X戰警使用的戰機是以SR-71為原型。遊戲《使命召喚：黑色行動》中出現。