При постройке первой партии самолетов использовали производственный задел по каркасам фюзеляжей В-57В. Головной в серии RB-57D-0 совершил первый полет 3 ноября 1955 г. За ним последовали остальные самолеты первой партии, 13 из которых – одноместные дневные фоторазведчики, оснащенные двумя парами АФА К-38 и КС-1 В и видоискателем VF-11. Семь самолетов (№№ 53-3970 – 53-3976, «Модель 744») имели оборудование для дозаправки топливом в воздухе, остальные (53-3977 – 53-3982, «Модель 294») этого оборудования не имели. Судя то тому, что самолеты использовались, по информации самих же американцев, не только для фото-, но и для электронной разведки, можно предположить, что перечень оборудования, установленного на этой модификации и приводимый заокеанскими историками, далеко не полный.
Еще одна одноместная машина – RB-57D-1 (№53-3963, «Модель 796») – предназначалась для ведения исключительно радиоэлектронной разведки. Фотооборудование уступило место электронике, «главным калибром» которой стала РЛС бокового обзора AN/APQ-56, предназначенная для электронного картографирования. Кроме нее, разведчик располагал еще несколькими поисковыми радарами, размещенными в центральной части фюзеляжа. Под носовым коком скрывалась навигационная РЛС AN/APN-107. RB-57D-1 был оснащен оборудованием для дозаправки в воздухе.
Вторая партия состояла из 6 машин RB-57D-2 («Модель797», №№ 53-3964 – 53-3969). Экипаж каждой из них состоял из летчика и оператора. В носовой части самолета также была установлена AN/ APN-107, имелось оборудование для дозаправки в полете. Основное отличие состояло в установке вместо РЛС бокового обзора мощной станции радиотехнической разведки – системы поиска направленного излучения AN/APA-69A с рабочим диапазоном 108 мГц – 10,75 гГц. Антенны этой системы располагались на законцовках крыла, в хвостовом коке и обтекателе в нижней части фюзеляжа.
С апреля 1956 г. новые разведчики стали поступать на вооружение 4025-й эскадрильи стратегической разведки, входившей в 4080-е стратегическое разведывательное крыло. Первое время самолеты базировались на базе Локбоурн (шт. Огайо), но вскоре были переброшены на базу Тюрнер (шт. Джорджия).
Эксплуатация самолета оказалась делом непростым. Частые отказы автопилота и бортовой радиоэлектроники – это были еще «цветочки». Куда более серьезные проблемы возникли со временем из-за недостаточной прочности главного лонжерона. Иногда крыло просто «складывалось» после посадки самолета, реже – в полете. Сотовая конструкция панелей крыла оказалась негерметичной и накапливала воду, приводя к еще большим нагрузкам на конструкцию крыла и вызывая трещины стенок топливных баков. Были проблемы и с двигателями.
Все эти факторы привели к нескольким приостановкам летной эксплуатации, доработкам и дополнительным трудозатратам (по утверждению Р. Микеша – 5500 чел/ч только в период с сентября по декабрь 1956 г.) на техобслуживание. Первоначальный назначенный ресурс планера составлял 500 ч – согласитесь, немного.
Через 4 месяца после начала эксплуатации эскадрилья достигла оперативной готовности, и 11 сентября 6 машин были командированы на японскую базу Йокота, где к тому времени уже были освоены RB-57A-1. По пути в Японию один самолет при промежуточной посадке на базе МакКлиллан (Калифорния) из-за отказа произвел посадку с убранным шасси. По всей вероятности, самолет получил небольшие повреждения, так как уже через три месяца группа в полном составе приступила к разведывательной деятельности, сферой интереса которой были советский Дальний Восток и территориальный Китай.
Как это обычно принято у американцев, программа получила свое наименование – Sea Lion. 11 декабря шестерка RB-57D-0 совершила первый вылет на разведку в район Владивостока. Три машины, которые пилотировали летчики Уильям Шуман, Боб Т. Чалмерс и Кейт Симмс (William Shuman, Bob Т Chalmers and Keith Simms), обследовали город и его окрестности, в то время как вторая тройка находилась на подстраховке. Самолеты обнаружили, по ним были подняты истребители, но из-за высоты более 17 км, на которой находились американцы, советские летчики были бессильны. За действиями военных последовала нота Советского правительства: «11 декабря 1956 года в 13.07-13.21 (время владивостокское) три американских реактивных самолета типа В-57, появившись со стороны Японского моря южнее Владивостока, нарушили воздушное пространство Советского Союза… Ясная погода в районе нарушения и хорошая видимость исключали возможность потери ориентировки летчиками в ходе полета. .. Правительство Советского Союза настаивает на том, чтобы правительство США приняло меры к наказанию виновных экипажей и в будущем не допускало нарушений государственных границ СССР американскими самолетами». Видимо, руководство СССР не стремилось признавать тот факт, что самолеты находились не южнее, а над самим Владивостоком (по крайней мере, так утверждают американцы).
Другим направлением операции была Камчатка. Ее «исследовали» самолеты, размещенные на базе Эйелсон (Аляска). В ходе реализации миссий Sky Shield, Toy Soldger, Green Hornet с помощью средств радиоэлектронной разведки они собирали информацию о деятельности ВМФ СССР в этом районе.
