D-2 的 R-2160“龙卷风”液冷星形发动机还带有 GE B-2 型 XE 涡轮增压器
在 D-2 基础上发展双座军用飞机的建议引起了陆航的兴趣，1940 年陆航批准休斯飞机公司购买两台莱特“龙卷风”发动机的请求。休斯本人不是十分确定 D-2 的具体军事用途，他的兴趣在使用层压胶合板制造一种大型飞机上。1940 年 5 月之前他说这是驱逐机，之后改成木制轰炸机，1941 年 5 月又变成了轰炸机护航机。1941 年 10 月俄亥俄州莱特机场的陆航装备司令部在正式审议了 D-2 之后，否决了休斯的建议，因为他们认为使用古老的木头材料来制造现代化飞机是不靠谱的事情。
休斯 D-2 三面图
美国参战后事情有了转机，1942 年初休斯利用自己在美国政界的影响力向陆军施压要求迅速做出购买 D-2 的决定，华盛顿陆航总部敦促装备司令部采纳休斯的建议。1942 年 5 月 25 日陆航与休斯公司签订了木制飞机的合同，1942 年 6 月 16 日陆航司令阿诺德中将命令莱特机场接收 D-2 原型机进行试飞。此时军方也没有最终确定 D-2 的军事用途，在 1942 年 6 月的一个新闻公告中将该机称为“XP-73”夜间战斗机，在另一个公告中又将其称为“XA-37”攻击机。实际上该机的内部弹舱并不能挂载足够的炸弹成为有效的攻击机，也缺乏足够的机动性成为有效的战斗机，该机的优势在与远程和高速性能。
计划中的 D-2 侦察轰炸机，机身尾部安装一个遥控炮塔，装有 4 挺 12.7 毫米机枪
由于陆航已经把莱特公司试生产的“龙卷风”发动机分配给了洛克希德 XP-58 项目，D-2 被迫换装两台 2,000 马力的普•惠 R-2800-49 发动机。D-2 主要由木头制造，长 13.11 米，翼展 18.42 米（一说 20.12 米），总重 12,751 千克。安装两副三叶变距螺旋桨，升降舵、方向舵和副翼都安装了液压助力装置，这也是首批安装这种装置的飞机之一。该机还计划安装涡轮增压器和增压座舱，机组 2~3 名。
霍华德·休斯视察制造中的 D-2。此时已换装普•惠 R-2800-49 发动机。照片中可以看到层压胶合板制造的机身和尾撑
偏执的休斯出于保密目的决定自行试飞结束后再向陆航交付原型机，他对 D-2 的保密措施已经超过了一个军事项目应有的待遇。休斯在自己的卡尔弗工厂制造 D-2 的部件，并在莫哈维沙漠哈珀干湖的休斯飞机秘密设施里进行总装并试飞，哈珀干湖在莫哈维沙漠的极其偏远处，可远离窥探。所有的试飞都由休斯亲自驾驶，他甚至不允许对该机进行拍照。
在严格保密之下，休斯 D-2 流传下来的照片仅有这两张，而且十分的模糊
1942 年春休斯开始了 D-2 的初始地面试验，在助力系统没有工作时，D-2 的控制杆力非常沉重。休斯在高速滑跑测试中曾暂时将飞机拉起，短暂离地约 30 次，在短暂留空中发现副翼效能不佳，在安装了新的宽弦副翼后该机才继续进行大规模试飞。
D-2 原型机采用蓝色涂装，并未安装涡轮增压器
1943 年 6 月 20 日 D-2 进行了首飞，霍华德•休斯在一日内驾机飞行了两次。休斯注意到副翼的操纵杆力很重，并且起飞后收回起落架时飞机有滚转趋势。为了解决这些问题，该机增加了翼展，但对改善飞行特性帮助有限。估计 D-2 的最大速度能达到 696.85 千米/时，但从未被证实。因为休斯是该机已知的唯一试飞员，在唯一一次双人机组高速试飞中，这个百万富翁用手遮住了速度表，防止性能数据的泄密。
休斯无奈得出 D-2 需进行重大修改的结论，包括对机翼进行彻底重新设计并改变翼型，穿过发动机舱的机翼段也需修改以增加弹舱的尺寸。经过这些修改后的飞机编号改为 D-5。休斯向陆航提出了基于 D-5 的三种军用型——双座无武装侦察机、三座轻型轰炸机，双座护航战斗机，陆航对此并不感兴趣。
D-2 与 D-5（下）外形上的不同
装备司令部发现与霍华德•休斯打交道是场噩梦，他完全不按计划表行事，承诺的飞机性能往往都达不到，并向政府隐瞒该机研发中的真实情况。他担心别人会窃取该机的设计，不止一次地宣称洛克希德公司的 P-38“闪电”抄袭自 D-2。上述问题让陆航非常恼火，1943 年 8 月建议休斯停止 D-2/D-5 的所有研制工作。
1943 年 11 月 11 日休斯 D-2 神秘地消失，按当时休斯公司的说法是“一道闪电”击中了 D-2 的机库，引发的大火烧毁了机库和木制飞机。但许多人回忆说当天天气晴朗没有闪电，于是产生了有人蓄意纵火的传言。有人还说这就是霍华德•休斯干的，他无法容忍不完美的飞机。不管怎样，陆航装备司令部的压力明显缓解，他们不必去购买任何一架木制飞机了。
休斯永远的伤痛——XF-11
1943 年休斯的朋友，负责军事侦察任务发展的总统之子罗斯福上校在华盛顿代表休斯游说，试图说服哈诺德将军购买 D-2/D-5 作为侦察机使用，他说 D-2/D-5 具有重量和速度上的优势，会成为理想的与德•哈维兰“蚊”类似的木制高空侦察机。1943 年 6 月阿诺德将军注意到陆航可能需要类似德•哈维兰“蚊”这样的高速木制飞机，于是想起了休斯的设计。要求 D-2 飞往华盛顿博林机场接受评估，但此时 D-2 正在进行 D-5 构型的改装，无法飞行。
罗斯福上校
休斯开始坚持要将 D-2 的研发成本加到拟议中的侦察机合同中，陆航没立即采纳罗斯福的建议，最终休斯做了让步，同意研制 D-2/D-5 的高空高速型，原型机陆航编号 XF-11。尽管装备司令部很不情愿，哈诺德将军还是强迫他们在 1943 年 10 月与休斯公司签订购买合同，花费 5,660 万美元购买 100 架 F-11。具有讽刺意味的是 F-11 采用全金属结构而放弃了胶合层压板。F-11 中的“F”在 1948 年美国空军成立前被陆航用于表示照相侦察机，之后被美国空军用于表示战斗机，而侦察机改用“R”。F-11 还是第一种专门设计用于侦察任务的高性能侦察机，之前的 F-1~F-10 都是战斗机的侦察改型。合同规定 F-11 的航程为 8,047 千米，最大速度 724.2 千米/时，1945 年 3 月开始交付。巨大的 F-11 被陆军设想成 1946 年登陆日本时的理想侦察平台。