两架 F-106B（57-2507 和 57-2516）被提供给 NASA 用作系统发展飞机。它们被重新命名为 NF-106B，并被分别赋予 N607NA 和 N616NA 的民用注册号码。
1966 年 10 月，F-106B 57-2516 抵达刘易斯研究中心，它分配到了 616 的 NASA 编号。它被用于超音速运输机引擎的研发，后来在翼下加装了两台长 25 英尺的 J85-GE-13 加力涡喷发动机。1979 年 1 月，616 被转到位于爱德华兹空军基地的戴顿飞行研究中心，重新编号为 816。这架飞机后来被租借到兰利研究中心，在那里于 1979 年对它进行了改进，用来评估飞行器遭雷击的影响。
安装附加引擎的 616 号机
进行雷击试验的 816 号机
1988 年，它安装了兰利设计和制造的机翼前缘涡流发生器，进行先进技术战斗机（ATF）项目。这架飞机于 1991 年 5 月 17 日退役，它在 3 月 5 日从弗吉尼亚的兰利空军基地起飞，完成了最后一次飞行。这架飞机现在陈列在汉普顿的弗吉尼亚航空航天中心。
1981 年 3 月， 序列号为 59-0123 的一架 F-106A 被转到 NASA 的兰利中心，作为 816 的备份。
F-106B 57-2507 号机于 1972 年 9 月抵达刘易斯中心，在那里它分配到了 607 的编号。它被用于太阳能电池和海洋颜色扫描测试，后者被用来水体和土地质量评估。1981 年 5 月，607 被转到兰利中心。1984 年它被切成两半，进行全尺寸机翼的风洞测试。
F-106B 59-2545 号机于 1985 年 1 月 30 日，作为一架不具飞行能力的航空器用于不同测试。
F-106B 57-2513 号机被得克萨斯凯利空军基地的圣安东尼奥航空后勤中心用于洛克维尔 B-1 的追踪机。
F-106C/D/X
F-106X（8-28/8-29 型）设计于 1956 年，作为“三角标枪”后继型。它采用鸭翼的三角翼布局，由 JT4B-22 涡喷发动机提供动力，使用矩形进气道。它被看作是洛克希德 YF-12（后来的 SR-71）的替代选择，同样具有下视/下射功能的火控系统，碟状雷达天线直径 40 英寸。F-106X 具有 5 马赫的速度，相对于自身所处的时代性能是极端先进的。
该项目不久被重新编号为 F-106C/D，C 是单座版，D 是双座版。当时空军曾考虑装备 350 架这种型号的先进截击机，但是 F-106C/D 项目于 1958 年 9 月 23 日被取消。
随着 8-28/8-29 型的取消，两架生产型 F-106A，57-239 和 57-240 号机的机鼻加长了 5 英尺，来安装供测试的新型雷达。它们被重新编号为 F-106C。实际只有 57-239 号机飞行过，安装新的机鼻后在 1959 年完成了 10 次飞行。这架飞机在后来的疲劳测试中损毁。57-240 号机最终被改回了标准的 F-106A 构型。
1968 年 2 月 9 日，国防部宣布将不再采购洛克希德 F-12A 截击机（后来的 SR-71），转而选择保留 F-106 作为主力截击机来承担美国本土的防空任务。
1968 年 9 月 3 日，康维尔提出了一种改进的截击机方案，编号 F-106E/F。它将预警和控制系统以及超地平线雷达防御网络相匹配。F-106E/F 机鼻更长，以容纳新的具有下视/下射能力的改进型雷达。它还拥有一部双向超高频（UHF）语音和数据电台。它既能够发射核导弹，也能后发射常规导弹，包括 AIM-26“核猎鹰”和 AIM-47。对康维尔来说颇为不幸的是，该项目永远停留在了绘图板上。
“三角标枪”从未出口。两架 F-106 在 1963 年 7 月举行的第 25 届巴黎航展上进行过展示，不过没有吸引到客户。康维尔试图用一个兼具对地攻击能力的专门版本来吸引加拿大的兴趣。但这个主意没有得到任何回应。曾经有让德国装备 F-106 并在当地生产的计划，然而这些计划从未实现。还曾向日本推荐过配备 MG-10 火控系统（和 F-102A“三角剑”装备的一样）和六枚“超级猎鹰”导弹的 F-106 版本。它也具有对地攻击能力，每侧机翼下有一对挂架可以挂载炸弹和副油箱。对日本的这笔买卖没能做成，数年之后日本接纳了许可制造的 F-4EJ“鬼怪”。
主仪表板
带外罩多模式存储管（MMST）雷达显示屏 1962年的竖条仪表，带外罩的第一代雷达显示屏被移掉了 F-106B的雷达显示屏
左控制台
右控制台
20. 弹射座椅地面安全插销 21. 机舱温度控制旋钮 22. 空速管加热开关 23. 舱盖除雾开关 24. 表面和引擎除冰开关 25. 罗盘控制面板 26. 座舱右保险丝面板 27. MATTS开关 28. 地图和数据容器 29. 照明控制调压器 30. 照明控制面板 31. 数据链控制面板 32. 自动导航航路点选择器 33. 塔康（TACAN）控制面板 34. 冷却单元开关 35. 机舱空气选择开关 附录 2：火控流程
1. 战术图表终端探测/锁定光环（D/L TGT Circle）由半自动地面防空预警系统（SAGE）通过数据链自动定位，它显示目标的估计距离和相对截击机的方位角。当 B 扫描线穿过 D/L 环时，目标显示在 D/L 环里面。
2. 当距离闸（Range Gate）置于目标上时，飞行员手动控制“聚焦”目标来达到最大雷达回波强度。飞行员左右移动操纵杆左手柄来控制雷达天线方位角，前后移动来控制距离闸，俯仰角则由滚轮控制。操纵过程相当复杂而困难。
3. 当距离闸和目标相一致时，雷达完成锁定。雷达自动进行测距和跟踪，飞行员显示屏将显示攻击过程。
4. “朱蒂”是“锁定完成”的暗语。D/L TGT 环逐渐变暗和消失，出现了一个大的射程/时间环，它由一个操纵环和一个操纵点组成。
5. 飞行员得到攻击提示。射程/时间环上的一个缺口指示射程比率或追赶速度。显示屏右侧显示目标高度差。陀螺地平仪显示截击机的高度。
6. 当武器系统做好发射准备时，射程/时间环的大小开始收缩。在得到发射信号前，飞行员需要通过尽量将机翼保持在水平位置附近，努力将操纵点置于中心。飞行员的扳机必须扳到当前发射状态。“斑点”是放弃的暗号。