Самолеты-мишени, предназначенные для испытаний различных видов вооружения. На заднем плане -телеуправляемая мишень "Firebee-1"

Уже в конце 1982 г. представители Пентагона публично предсказывали успех летным испытаниям лазерного оружия на борту ЛЛЛ. Они были совершенно уверены в том, что в ходе этих испытаний лазерным лучом будут сбиты ракеты класса «воздух-воздух», поскольку «в настоящее время отсутствуют какие-либо принципиальные трудности, препятствующие успешной работе лазеров на борту самолета». Программой экспериментов также были предусмотрены лазерные «стрельбы» с борта ЛЛЛ по большому количеству ракет, запущенных одновременно.

Эти заявления оправдались. В мае 1983 г. над полигоном White Sands началась новая серия летных испытаний ЛЛЛ по ракетам класса «воздух-воздух« Sidewinder. Мощность установленного на борту NKC-135 ГДЛ практически не изменилась - 0,4-0,5 МВт, но результаты оказались совершенно иными. Эксперимент закончили в мае, но первая официальная информация об успехе появилась только 26 июля 1983 г. в сообщении агентства печати Associated Press из Вашингтона. Представитель ВВС США майор С. Джиаммо сообщил журналистам о том, что лучом лазера с борта ЛЛЛ были уничтожены пять ракет, которые запускались в направлении NKC-135 с борта самолета Vought А-7 и летели со скоростью 3218 км/ч. Джиаммо заявил, что «заключительное испытание явилось важной вехой в оценке технических возможностей лазерного оружия, хотя лазер ЛЛЛ нельзя считать прототипом системы оружия». Представитель ВВС отказался раскрыть какие-либо технические детали проведенного испытания, сославшись на то, что они засекречены.

Проверка бортового газодинамического СО₂ -лазера ЛЛЛ Боинг NKC-135 на авиабазе Киртленд. Капитан ВВС США Р. Андердаун находится между разделенными секциями камеры сгорания

Однако уже 1 августа в журнале «Aviation Week & Space Technology» появились любопытные дополнительные подробности проведенных испытаний, продолжавшихся две недели. Всего с борта А-7 запустили 13 ракет, из них первые восемь использовали для проверки способности лазерной системы обнаруживать и сопровождать цель. По словам официального представителя ВВС США, упомянутые пять ракет не были разрушены непосредственно лазерным лучом, однако после облучения они оказались выведенными из строя и разбились при падении на землю. 31 мая 1983 г. одна из ракет, оснащенная небольшим боезарядом, взорвалась в полете в результате облучения. Взрыв произошел после того, как установленные на ней датчики зарегистрировали нарушение полета ракеты в результате воздействия лазерного излучения.

Вскоре выяснилось, что в ясную погоду в направлении ЛЛЛ с расстояния около 17,7 км (11 миль) поочередно запустили всего 24 ракеты AIM-9, однако 11 отслеживать не стали, так как параметры их полетов не соответствовали расчетным. Лазерное облучение регистрировали специально установленные на ракетах датчики, поэтому ВВС получили полную и точную информацию о пораженных целях.

В сентябре 1983 г. состоялась последняя серия экспериментов с ЛЛЛ, проводимых совместно ВВС и ВМС США. 26 сентября 1983 г. с борта летевшей над океаном ЛЛЛ была отслежена и разрушена лазерным излучением дозвуковая беспилотная летающая мишень USN BQM-34A Мишени запускали из Тихоокеанского ракетного испытательного центра ВМС США Пойнт Мугу (шт. Калифорния), они летели над водной поверхностью на низкой высоте в зону испытаний, удаленную примерно на 32 км (максимальное удаление - до 65 км). Так имитировалась воздушная атака на корабль ВМС США. В процессе экспериментов NKC-135 базировался на авиабазе Эдварде в Калифорнии. Анализ результатов показал, что лазерный луч прожег обшивку мишени и разрушил ответственные внутренние элементы, вызвав отказ системы управления. Подробности испытаний засекретили. В результате двух других попыток мишени были повреждены, но не разрушены. Одна из этих мишеней была возвращена с целью подробной оценки повреждений.

Сообщение об успехе этих испытаний и о завершении последней серии летных испытаний ЛЛЛ появилось в конце ноября 1983 г., причем МО США сообщило, что это были заключительные из запланированных полетов, в которых ставилась задача поразить воздушные цели. Программу испытаний ЛЛЛ предполагалось продолжать еще год и завершить к концу 1984 ф.г. (сентябрь 1984 г.) Представитель ВВС США еще раз особо подчеркнул, что ЛЛЛ предназначена только для экспериментов и не является опытным образцом системы оружия. Значительно позже сообщили, что дальность действия бортового СО₂ -лазера не превышала 5 км. Сейчас этот «довольно примитивный» лазер находится в музее ВВС США.

Члены экипажа на борту ЛЛЛ Боинг NKC-135 за пультом управления газодинамического СО₂  -лазера. Пульт предназначен для управления лучом, наведения на цель и ее сопровождения, для управления газовым потоком, температурой и давлением газовой смеси