X-15火箭飛機有時被認為是第一架太空船，但它的設計目的並非是為了讓人類踏出進入太空的第一步。它的設計目的是在當時新技術發展迅速、工程師對飛機在高速飛行條件下性能的理解尚不充分的情況下，收集相關數據。
在查克·耶格爾於1947年突破音障後的幾年裡，X-1一直是愛德華茲空軍基地最先進的飛機。各種改進型在基本設計的基礎上進行了升級，但它們都保留了子彈形的機身、短而薄的機翼以及尾部的火箭發動機。然而，沒有一架飛機能夠達到下一個速度目標—2馬赫。
但優秀的飛行員能夠將飛機的性能發揮到極致。 1953年底，耶格爾和斯科特·克羅斯菲爾德為了爭奪首位突破2馬赫的飛行員的稱號而展開激烈角逐，前者駕駛X-1A，後者駕駛“天火箭”。這兩架飛機都難以操控，速度超過1.8馬赫後穩定性較差，但兩位飛行員都對自己的飛機瞭如指掌，足以突破2馬赫的極限。問題在於，身為美國國家航空諮詢委員會（NACA）飛行員的克羅斯菲爾德被命令不得駕駛飛機達到2馬赫。因此，耶格爾將不戰而勝，奪得這項紀錄。
克羅斯菲爾德並未氣餒，他親自向海軍駐愛德華茲高速飛行站的聯絡員提出申請，請求解除他挑戰2馬赫的禁令。這是一個大膽的舉動，但最終獲得了回報。一週後，他獲準駕駛「天火箭號」飛機嘗試2馬赫，但只有一次機會。如果他失敗，耶格爾將駕駛X-1A飛機再次挑戰速度紀錄。克羅斯菲爾德的嘗試於1953年11月20日進行，他成功地駕駛“天火箭”號飛機達到了2馬赫。耶格爾緊跟在後，於同年12月12日駕駛X-1A飛機達到了2.44馬赫。
但耶格爾的這次飛行幾乎讓他付出了致命的代價。 X-1A在超過1.8馬赫時就已不穩定，超過2馬赫後更是因慣性耦合而失控。飛機開始劇烈翻滾，並在70秒內驟降近5萬英尺。在座艙內，耶格爾承受了8g的加速度、-1.3g的負加速度、2g的側向載重。他一度失去意識，頭部撞破座艙蓋，但最終及時恢復意識，重新控制飛機並安全降落。
耶格爾的驚險飛行凸顯了當時愛德華茲空軍基地的根本問題。不穩定的X-1A是這座沙漠基地速度最快的飛機，而超過1.5馬赫後仍有許多未知因素，航空業的許多人都想找到答案。其中包括X-1的製造商貝爾公司的鮑伯伍茲。
1952年1月8日，伍茲致函美國國家航空諮詢委員會（NACA）空氣動力學委員會，提議該委員會採取切實措施，著眼於太空飛行，解決高超音速飛行的基本問題，例如高超音速飛行相關的加熱問題以及大氣層再入問題。伍茲注意到，人們對高速、高空飛行越來越感興趣，因為在這些飛行中，大氣層過於稀薄，傳統的飛行控制系統難以發揮作用。他確信，NACA是領導這項研究的最佳機構。
美國國家航空諮詢委員會（NACA）對伍茲的提議反應遲緩——專家們一致認為，高超音速飛行需要顯著的技術進步——但該機構最終還是開始著手定義理想的研究飛機。最終的方案是開發一架能夠達到50英里以上高度、速度在4至10馬赫之間的飛機。後續機型將飛得更高，飛行高度超過50英里，速度足以進入地球軌道。 1954年，一個由空軍、海軍和NACA組成的新研究飛機委員會啟動了這項飛機計劃，並獲得了國會的撥款。幸運的是，X系列研究飛機取得了巨大的成功，因此人們對新機型的研發給予了大力支持。
在接下來的一年裡，新型飛機逐漸成形。研究表明，應對再入大氣層時產生的熱量的最佳方法是讓飛機以高攻角下降，即機頭向上，使機身下部更大的表面積暴露於大氣摩擦之下。厚實的楔形垂直尾翼、減速板和分叉式後緣能夠確保飛機在各種飛行環境下保持穩定。一種名為Inconel X的新型鎳基合金是承受飛機飛行剖面所帶來的高溫的最佳材料。而這種飛行剖面確實非常嚴苛。飛機要達到其設計用於收集資料的高空高速飛行，只能採用兩種飛行剖面之一。兩種剖面均由母機空中發射，速度飛行剖面中，飛行員會以較直的航線飛行並燃燒發動機；而高度飛行剖面中，飛行員則會抬頭並陡峭爬升。無論哪種情況，引擎燃燒後都會耗盡燃料，因此飛行員必須在乾涸的湖床上進行無動力著陸。
這個高空飛行模式又引出了另一個問題：當飛行高度達到空氣稀薄到傳統飛行控制系統無法有效控制的高度時，飛行員該如何控制飛機？解決方案是使用過氧化氫噴射。只需少量脈衝即可確保飛機在重返大氣層時保持正確的迎角。
這款概念研究飛機的早期規格於1954年7月9日在NACA總部的會議上公佈。 1955年5月9日，NACA收到了來自工業界的方案。這些方案分別來自貝爾、道格拉斯、北美航空和共和航空，各有千秋。貝爾的方案沿襲了X-1的簡潔設計，道格拉斯的方案類似於「天火箭」（Skyrocket），共和航空的方案類似於他們正在研發的3馬赫截擊機，而北美航空基本上向NACA提交了他們一年前設計的方案。
北美航空公司最終在1956年秋季贏得了競標，但只有30個月的時間來交付第一架X-15。然而，這架飛機的演變遠未結束；即使在它開始飛行之後，它仍在不斷改進。下週，我們將繼續講述X-15的故事，特別是它在其服役期間經歷的各種改進！
資料來源：chuckyeager.com；斯科特·克羅斯菲爾德著《總有黎明》；丹尼斯·詹金斯著《X-15：拓展飛行疆界》
