XF4D 原型机主要外形特征示意图
原型机最先安装的是较为圆钝的机鼻，但很快就换成了带有空速管的较为尖锐的机鼻。起先所有的飞机都被涂装成午夜蓝（Midnight blue），不过很快发现这样做使得这些飞机在空中很难被观察，因此飞机又被刷成了白色。
虽然艾利逊 J35-A-17 发动机动力不足，但是除了些小的操纵问题，飞机还是表现出了不错的机动性和爬升率。尽管木洛克地区海拔相对较高，发动机也发挥出了额定的动力，但对于飞机其他性能仍然没有多大的改观。与同时期在役的 F-86E 相比，“天光”原型机并没有什么特别出彩的地方。即使这样，海军还是在 1951 年 2 月订购了预生产型批次 12 架飞机。
Allison J35
不久，飞机换装威斯汀豪斯 XJ40-WE-6 无加力涡喷发动机，发动机推力 31.1 千牛（3,175 公斤力/7,000 磅）。这使得“天光”具备了超音速飞行的条件。
经过这样的改进，飞机进行进一步的试飞测试。拉恩在 35,000 英尺上空进行的螺旋试飞完全可以以恐怖来形容。他回忆道：“....在进入左尾旋一圈半之后，当我以标准改法动作（蹬足左舵，压全杆）试图将飞机改出螺旋时，飞机却进入了相反的右倒尾旋。就在飞机慢慢的向右打着螺旋下降的过程中，拉恩尝试了其他办法。他试着蹬左舵并将操纵杆置于中位：“XF4D 突然滚转起来，开始反向螺旋，”拉恩报告说：“我体验到了和在半圈内翻转 120 度一样的剧烈震动，改出行动失败了。在要接近极限高度时，我感到飞机处在 60 度迎角，俯冲向下的垂直螺旋中。”幸好在海拔 10,000 英尺高度，拉恩总算成功将飞机改出。此时飞机仅离最高的沙漠地表半英里的高度。一切恢复了正常，但拉恩不愿再进行这样冒险的飞行了。
经过一系列的风洞试验，结果证明，“天光”可以从螺旋中改出，但方法与飞行员手册中的常规处置程序不同。必须重写以便告诉飞行员在改出螺旋时，除了要蹬反舵外，还要将副翼顺着螺旋方向打开。拉恩在遵照新的指示进行飞行后成功的改出了螺旋。不过“天光”却获得了“不可改出螺旋”的“恶名”。
1952 年中，海军及海军陆战队的试飞员对“天光”的生产型飞机进行试飞评估。他们注意到了该机的独特飞行品质，承认该机的机动性确实好过当时已服役的飞机。对此，拉恩也表示赞同：“所有空军的飞机在遇到（天光）这些机动飞行后，都会放弃追击的行动。”
海军上尉马里昂•卡尔（Marine Major Marion Carl），那个时代杰出的试飞员之一，在飞过“天光”后，给予了最高的评价：“如果我们现在在朝鲜有这样的飞机，我就可以把米格一扫而光。”
拉恩开始最后的“画龙点睛”——进行超音速飞行。因为号称超音速飞机的“天光”在长达 18 个月的试飞中从未突破过音障！经过精心的调试准备，拉恩在 30,000 英尺高空的一次极小的俯冲中成功地超过了音速，从而使它成为第一种能够做超音速飞行的三角翼飞机。鉴于这样的表现，海军于 1952 年与道格拉斯公司签订了 230 架 F4D-1 的订购合同。合同约定这些飞机将被安排在位于加利福尼亚州的托兰斯（Torrance,California）原来为政府所有的工厂生产。
直到 1953 年秋天，这些飞机装上了推力达 51.6 千牛（5,260 公斤力/11,600 磅）的 XJ40-WE-8 加力式发动机以后，“天光”开始“崭露头角”：
1953 年 10 月 3 日星期六，海军少校詹姆斯•B•贝丁（James B Verdin）在加利福尼的沙顿海（Salton Sea in California）上空驾驶一架经过抛光，加注了预冷燃油的 XF4D-1（BuNo124587）以 1,213 公里/小时（753.4 英里/小时）的时速打破了 3 公里航线飞行速度纪录。特别值得说明的是，这是有史以来，飞行器速度纪录第一次被舰载飞机获得。
1953 年 10 月 15 日，拉恩出场，在木洛克干湖上空以 1,172.3 公里/小时（728.11 英里/小时）打破了 100 公里闭合航线飞行速度纪录。
不过，对于打破飞行高度纪录的尝试因为 XJ40 发动机的不稳定而宣告失败。XJ40 发动机的不堪表现则成为将要发生某些事情的预兆。
威斯汀豪斯 J40 发动机
1953 年 12 月中旬，海因曼因为设计了“天光”而获得了科利尔奖（Collier Trophy），重要的是与他分享这一殊荣的是设计了世界上第一架超音速战斗机，有着“F-100 之父”美称的北美公司詹姆斯•H•“德国佬”金德柏格（James H. "Dutch" Kindelberger）。此公还是海因曼的前任老板，也是使二战盟军获得空中优势的 P-51“野马（Mustang）”战斗机的设计者。海因曼的另一设计 D-558-2“天空火箭（Skyrocket）”几乎同时在斯科特•克罗斯菲尔德（Scott Crossfield）的驾驶下达到了 2 倍音速，在马里昂•卡尔（Marion Carl）的驾驶下创造了非官方的 83,235 英尺飞行高度纪录。这使得“天光”的名声进一步提高。“天光”进入了它的“黄金时代”。
海因曼与科利尔奖奖杯、“天光”模型在一起