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Flugzeugzelle

Die Zelle des Starfighters bestand ganz aus Metall, hauptsächlich aus Duraluminium mit einigen Anteilen an rostfreiem Stahl und Titan. Der Rumpf war etwa zweieinhalb Mal so lang wie die Spannweite des Flugzeugs. Die Tragflächen waren auf der horizontalen Bezugsebene oder entlang der Längsmittellinie des Rumpfes zentriert und befanden sich wesentlich weiter hinten am Rumpf als die meisten zeitgenössischen Konstruktionen. Der hintere Teil des Rumpfes war von der horizontalen Bezugsebene abgehoben, was zu einem "angehobenen" Heck führte, und die Nase war "hängend". Dies führte dazu, dass das Flugzeug mit der Nase nach oben flog, was den Luftwiderstand verringerte. Infolgedessen waren das Pitotrohr, die Lufteinlasshutzen und die Schublinie des Triebwerks leicht von der Mittellinie des Rumpfes abgewinkelt.

Die F-104 wies ein radikales Flügeldesign auf. Die meisten Düsenjäger jener Zeit hatten einen gepfeilten Flügel oder einen Deltaflügel, der ein Gleichgewicht zwischen aerodynamischer Leistung, Auftrieb und Innenraum für Treibstoff und Ausrüstung herstellte. Die Lockheed-Tests ergaben, dass die effizienteste Form für den Überschall-Hochgeschwindigkeitsflug ein sehr kleiner und dünner, gerader, mittig angebrachter, trapezförmiger Flügel war. Ein Großteil der Daten zur Flügelform stammte aus Tests mit der experimentellen unbemannten Lockheed X-7, die einen Flügel ähnlicher Form verwendete. Die Vorderkante des Flügels war um 26 Grad nach hinten gepfeilt, die Hinterkante etwas weniger nach vorne.