1967年10月21日，“雷鸟”在德克萨斯州拉夫林发生一起严重事故：一架F－100D在高速俯冲拉起时机翼脱落，从机翼油箱泄漏的燃油进入发动机，导致飞机凌空爆炸，飞行员麦瑞尔?麦克皮克上尉跳伞逃生。此次事故引起了美国空军的重视。因为此前部署在南越的F－100曾发生过好几起原因不明的事故，都是在飞机拉起进行上仰投弹的过程中失事。根据对“雷鸟”的事故调查报告，美国空军下令对所有在南越的F－100机动动作加以限制。
“零长弹射”起飞
1950 年代中期，北约组织的官员担心苏联的核弹突袭可能摧毁盟军机场和停放于地面的飞机，使北约无力报复。其中一个解决方法是将战斗机疏散进远离机场并且具有核防护能力的掩体中，核打击过后，这些飞机可以在一个特制支架上通过火箭助推起飞，以便截击机能够紧急升空拦截，这个概念就是零距离发射??ZEL（Zero-Length Launch）。“零长弹射”试验中的F-100D
“零长弹射”装置其实可以看作一个大型捆绑式火箭助推装置，安装在F－100机身下部。火箭推力接近6吨，可以在4秒的时间里将一架16吨重的飞机加速到482公里/时。
1956 年10 月12 日，北美航空获得合约，使最后一批 148 架F-100D 具有ZEL 能力。USAF借给北美两架F-100D，进行 ZEL 的系统测试。
北美航空的火箭推进分部研制了一种固体火箭发动机，可以安装 F-100D 后机身底部。该发动机可以产生58,970.44 千克的推力并持续四秒，足够使 F-100D 在 4 秒内速度从0 加速到 482.70 公里/小时。火箭发动机在燃料耗尽后脱落，F-100借自身动力继续爬升。
在进行实机发射前，先进行了5 次配重发射，其中首次发射于1957 年12 月12 日进行。
1958 年3 月26 日，进行了首次F-100D 实机发射。试飞员阿尔?布莱克本爬入F-100，启动发动机，将油门置于全加力状态，然后点燃了火箭发动机。在4秒内，他加速到 482.70 公里/小时飞向天空，火箭发动机脱落后，布莱克本进入了标准起落航线安全着陆。
但在他的第二次飞行中，火箭发动机在烧尽后没有脱落，布莱克本不得不弹射。接下来的 20 次试射都很成功，飞机挂载着标准外挂（包括核弹模型）顺利升空。
虽然整个ZEL 系统可靠性高，操作起来也简单，但由于局势缓和和战机性能提高，“零长弹射”再也无人提起。[6]
“钢丝”工程
由于F－100D/F问题不断，北美实际上是边生产边修改，导致飞机生产批次极其繁杂，亚改型众多。到了60年代初，美国空军吃惊地发现现役的F－100几乎没有两架是相同的，给机务维修和后勤保障带来严重困难。于是，从1962年开始，空军开始对大约700架F－100D/F进行标准化改装和升级，工程代号“钢丝”。其目标是：扩展飞机可用的常规弹药的品种，增强其使用灵活性；减轻飞机重量；统一座舱布局；全机电气系统进行重新布线。在外观上，经过“钢丝”工程改装的飞机在后机身下部都增加了着陆拦阻钩（用于紧急情况下拦阻飞机以免冲出跑道），成为与其它F－100最大的外观区别。同时，改装飞机的生产批号也有所变化，具体做法是在原批号的基础上加“1”，如F－100D－25－NA经改装后，其批号变为F－100D－26－NA。整个改装工程于1965年全部完成。
越南战场
越南战争是F－100参加过的最大规模的战争。该机被赋予两个基本任务：战斗空中巡逻，以阻止米格机对己方攻击机的突袭；对地攻击。此外，该机有时还担负前方空中管制任务。从1964年至1971年，F－100机群战斗出动超过30万次。
1964年2月，战术空军第615战术战斗机中队奉命进驻越南岘港空军基地。6月9日，该部首次出动轰炸老挝目标。随后，8月17日，第401战术战斗机联队进驻新山一基地。次日，第一架F－100D（序号56－3085）就在老挝上空被击落。到当年年底，共损失了2架F－100。
1965年“东京湾事件”后，美军开始大规模空袭北越。
1965年4月1日，F－100D首次执行护航任务，掩护F－105攻击清化大桥。3天后，F－100D再度与F－105搭档攻击杜梅大桥。这次与前来拦截的北越米格－17遭遇，爆发越南战争中第一场空战。混战中两架美机被击落。事实上，由于缺乏先进的雷达和空空导弹，F－100并不适合用于对空作战，在和米格机的较量中没有获得一个战果。因此后来多用于执行对地攻击任务。
但F－100毕竟设计年代久远，即使用于对地攻击，其作战半径、载弹量也比不上F－105和后来的F－4新秀，特别是其机体结构强度不能满足低空高速轰炸的要求，因此主要担负在南越次要的战斗任务??典型的是轰炸游击队集结地。在这种任务中，F－100通常挂载2枚CBU－24子母杀伤弹和2枚750磅凝固汽油弹，轰炸之后再用其4门20毫米航炮反复扫射目标地区，进行“清扫”工作。
1965年，“野鼬鼠”工程启动。部分F－100F改装电子对抗设备和AGM－45“伯劳鸟”反辐射导弹，从泰国科芮特空军基地起飞，执行电子战中的“硬杀伤”任务。尽管对空、对地的作战能力都不被看好，但被称作“野鼬鼠I”的F－100F执行这种任务还是胜任愉快，该机一直服役到60年代末被F－105和F－4取代。
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