艺术家绘制的关于早期F-108设计方案的另一幅概念图，从图中可以看出，为飞行员设计了较大的座舱玻璃窗，而且座舱盖后方顶部的“天窗”（开在雷达操作员头顶上）面积也较大。机背上庞大的垂直安定面与早期为B-70轰炸机设计的一款垂直安定面颇为相似，就像是同一个家族中的不同成员。在目前所能接触到的资料中，尚未发现关于北美公司为何采用鸭式设计的确切解释，不过毫无疑问的是，鸭翼产生的下洗流会对主翼和进气口产生不利的影响 。

　　 1958年春，美国空军咨询了用普拉特•惠特尼公司的JT9-5A发动机（可视为J58的早期型号）替换最初推荐使用的通用电气J93发动机的可行性。换发动机后，飞机的作战半径将增加4海里（从1002海里增加到1006海里），但飞机执行拦截任务的空域半径却从877海里（1624.2千米）下降到了820海里（1518.64千米）。飞机的最大起飞重量也有了明显的下降，从99400磅减少到了99226磅（45.01吨），其他各方面的性能指标保持不变。相关研究得出的结论是，换发动机并不会明显影响飞机的性能，但会让202A武器系统项目发生“不小的拖延”。尽管这看上去并不会解决什么问题，但J58发动机还是作为备选项目之一而上马，且时间不晚于1959年3月。飞机设计人员甚至专门为容纳两种不同的发动机而设计了两种发动机舱的图纸，一种用于容纳J58发动机，另一种用于容纳J93发动机。随之而来的，是采用两款不同发动机后飞机降落距离的不同——特别是在靠近北极地区的机场，这也让北美公司考虑为发动机加装反推装置，而且为每款发动机都设计了专门的反推装置，因为与传统的减速伞相比，反推装置能提供更好的制动性能。

F-108截击机的J93-GE-3AR发动机模型及其反推装置

武器系统

　　 针对雷达和导弹系统的实体模型测试工作是在加利福尼亚州柯尔沃市（Culver）的休斯公司工厂内进行的，时间是1958年4月15日至17日。之后，XY-1火控系统被重新赋予了AN/ASG-18的代号，GAR-X导弹也被重新命名为GAR-9。与此同时，有关方面还决定让休斯公司为飞机提供一套红外搜索跟踪系统（IRST），视场为70度×140度，角度分辨率精度为1度。

到1958年10月，与最初赢得LRI-X竞标时提出的设计方案相比，F-108飞机的外观已经发生了翻天覆地的变化：三角翼前缘的后掠角度加大了，同时取消了鸭翼；机翼上方的垂直翼面也被拿掉，代之以面积更大的机翼下方的垂直翼面。进气口采用了在A3J（A-5）“民团团员”攻击机上大获成功的设计样式。与最初的设计方案相比，唯一保留下来的是采用了休斯公司的新型火控系统和两台通用电气公司的J93发动机 。

　　 ASG-18火控系统使用了美国研制的第一台脉冲相干多普勒雷达。从理论上讲，该系统在70000英尺（21336米）的高度发射导弹能够对抗“从海平面到10万英尺高空飞行的所有吸气式（推进）目标”。ASG-18火控系统是围绕着直径40英寸（101.6厘米）的雷达天线而研制的，可在任意高度、100海里（185.2千米）开外的地方探测到B-47大小的目标。雷达具备下视和上视功能，但一次只能跟踪单个目标，因为那个年代机载计算机的性能还极为有限。整套雷达系统包含41个单独的组件，总重量将近2100磅（952.5千克），占满了F-108机鼻内的大部分空间。

AN/ASG-18雷达/火控系统

　　 F-108的IRST系统能够在45000英尺（13716米）的高度上从后半球探测到34.8海里（64.45千米）处B-47大小的目标。如果是迎头方向的话，其对轰炸机目标的探测距离仅为10.3海里（19.1千米）。在任何方向上，该系统均可在76.5海里（约142千米）处探测到以3马赫飞行的轰炸机目标——这是一类非常显眼的目标，因为气动加热作用导致的蒙皮升温非常明显。需要特别指出的是，这一点迫使北美公司相信，努力降低B-70轰炸机的红外特征信号是很有必要的，因为据美国人所知，苏联人几乎在他们所有的截击机上都加装了IRST系统。

　　 最初，F-108截击机上使用的IRST系统采用了一对直径7英寸（17.78厘米）的半球形红外整流罩，每侧机翼前缘翼根处一个，位置靠近机翼与进气口的接合处。风洞测试表明，安装在该位置所产生的阻力会让飞机的航程减少30海里（55.56千米）。经过修形后，安装的位置不变（仍在机翼前缘靠近翼根处），但改成了一对直径6英寸（15.24厘米）的椭圆形（尖顶拱）红外整流罩。修形后对航程的影响仅仅是减少了几海里，并且在未增加任何机械复杂性的基础上保证了良好的视场。

这幅剖视图有点“怪异”，因为其并未特别呈现出任何公开的关于F-108截击机的布局构造，不过从总体上看这幅图还是非常类似1958年12月公布的“轻剑”飞机的设计外形。可见在机体中部的武器舱内挂载有3枚GAR-9导弹，同时独特的机鼻内安装有40英寸（101.6厘米）直径的ASG-18雷达天线，紧挨着雷达操作员后方是庞大的电子设备舱。注意主起落架是如何收入中部机身的。这幅图片并未表现出反推装置或IRST传感器，尽管垂直安定面上的铰接线与其最终的样子是一致的 。

　　 正如最初所设想的那样，GAR-9导弹将由一台通用航空喷气公司研制的XM59固体火箭发动机推进，该发动机可以让导弹获得100海里（185.2千米）的射程，最大飞行速度达6马赫。导弹采用半主动雷达制导（SARH），可在38海里（70.38千米）处锁定雷达散射截面积（RCS）为343平方英尺（31.87平方米）的目标。在100海里的射程中，前62海里导弹依靠发射前编好的程序自主飞行。据推测，到1958年年底，导弹的导引头已经能够在63海里（116.67千米）的距离上锁定RCS为100平方英尺（9.3平方米）的目标，这一改善主要归功于雷达信噪比处理算法方面的进步。