Когда в середине 1960-х программа ракетоплана X-15 пошла на убыль, NASA и ВВС США рассматривали следующие за ней проекты самолетов для исследований на гиперзвуковых скоростях. Военные имели в заделе существенный объем секретных работ, а Центр Лэнгли NASA проводил две гражданские программы - изучение аппарата HYFAC на скорость М=12 (это название расшифровывалось как Hypersonic Research Facility - средство для проведения гиперзвуковых исследований), и аппарата HSRA на скорость М=8 (соответственно - High Speed Research Aircraft, высокоскоростной исследовательский самолет). ВВС намеревались построить испытательные аппараты для полетов в диапазоне скоростей М от 5 и далее. Период времени с конца 1960-х до середины 1970-х годов характеризовался активным поиском новых аэродинамических схем и силовых установок для сверхскоростных - гиперзвуковых и космических - полетов.
Летные эксперименты, проведенные с помощью АНК, позволили изучить лишь ограниченный крут проблем, связанных с разработкой подобных аппаратов. Поэтому NASA и ВВС совместно с ведущими аэрокосмическим корпорациями США рассматривали проекты экспериментального гиперзвукового ЛА, который позволил бы провести натурные испытания образцов двигателей и компонентов конструкции. Необходимость таких исследований обосновывалась следующим образом. Во-первых, считалась целесообразной разработка гиперзвукового транспортного самолета, более эффективного, чем британско-французский авиалайнер Concorde. Во-вторых, военные проявляли интерес к гиперзвуковому перехватчику. В-третьих, не снимался с повестки дня поиск оптимального средства для разгона будущих ВКС.
Оценки показали выгоды обобщения подхода к решению проблем гиперзвукового полета, по крайней мере, на ранних стадиях исследований. Работы NASA, охватывающие диапазон чисел М=4-12, позволили заключить, что гипотетический гиперзвуковой самолет, способный перевозить 300 пассажиров на расстояние 10200-11100 км, мог бы заинтересовать авиакомпании, занимающиеся дальними перевозками. ВВС, со своей стороны, пришли к выводу, что перехватчик, рассчитанный на число М=5, был бы эффективным оружием. Специалисты обеих организаций решили, что теоретические исследования и наземные эксперименты подготовили базу для создания демонстрационного самолета, испытания которого будут стимулировать дальнейшие исследования и привлекут внимание заинтересованных кругов. В мае 1974 г была организована исследовательская группа, которая предложила построить многоцелевой экспериментальный аппарат для проверки технических решений и испытаний различных систем, необходимых для разработки как пассажирского самолета, так и перехватчика.
Исследовательский центр NASA имени Лэнгли в сентябре 1975 г. выдал запросы на предложения по разработке конфигурации аппарата X-24C с несущим корпусом, предназначенного для исследования сверхскоростных режимов полета. Запросы получили фирмы Fairchild, General Dynamics, Grumman, Lockheed, Martin-Marietta, McDonnell-Douglas и Rockwell. Объединенная группа специалистов NASA и ВВС завершила оценку аппарата, предоставляющего потенциальную возможность демонстрации в полете прямоточного двигателя со сверхзвуковым горением (ПВРДсг или ГПВРД - гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель) и других систем. Предполагалось, что X-24C будет иметь за кабиной летчика грузовой отсек длиной 3,05 м. Выступающие части корпуса и кили выполнялись съемными, они могли иметь или активное охлаждение, или «горячую» конструкцию. Носовая и хвостовая части аппарата были спроектированы с учетом установки ПВРДсг, обеспечивающего полет с крейсерским числом М>6 в течение 40 сек. Разгон аппарата до скорости, на которой запускалась «прямоточка», планировалось осуществлять ракетными двигателями.
С целью удешевления предполагалось максимально использовать уже готовые технические решения, узлы и оборудование. Например, в качестве разгонного планировалось применить модифицированный двигатель XLR-99 фирмы Thiokol с тягой 27,67 тс от ракетоплана X-15, либо маршевый ЖРД LR-105 фирмы Rocketdyne тягой 36,3 тс от ракеты Atlas D. Для аппарата X-24C были определены три группы экспериментов:
1) Исследования аэродинамики, устойчивости, управляемости и маневренности, измерения ИК-излучения и отражения радиолокационных сигналов, испытания специального оборудования и индикаторов.
2) Исследования перспективных воздушно-реактивных двигателей, в первую очередь турбопрямоточных (ТПД) и ПВРДсг; в создании последних принимали участие фирмы General Electric, Marquardt, Garrett AiResearch и др. Двигатели разных типов могли испытываться в том числе и в составе единой ДУ, для чего мотогондола, расположенная под фюзеляжем, должна была включать по крайней мере три модуля.
3) Эксперименты, направленные на решение проблемы кинетического нагрева конструкции.
Программа X-24C должна была объединить усилия по проектам гиперзвуковых ракетных самолетов (продолжение X-15) и высокоскоростных испытаний аппаратов с несущим корпусом X-24). Предполагалось достичь скорости М=8 и выполнять гиперзвуковые маневры при миссиях большой дальности. Разработчики рассматривали экспериментальный АНК как укрупненное развитие аппарата X-24B. Удлиненная носовая часть треугольной формы должна была создавать предварительное поджатие воздушного потока на входе в воздухозаборники гондол. Согласно расчетам, X-24C мог совершать полет с крейсерским числом М=6 в течение 40 сек после трехминутной работы маршевого ЖРД.
Еще в 1974 г. модель X-24C была продута в 16-футовой околозвуковой АДТ Центра технических разработок ВВС имени Арнольда, и к июлю 1974 г NASA и ВВС выбрали конфигурацию АНК для дальнейших исследований. Она была синтезирована в Лаборатории FDL с использованием опыта АНК X-24B, проектов «Model 176» фирмы McDonnell Aircraft и FDL-5 MA компании Lockheed, а также других американских аэрокосмических фирм. Начало разработки «Model 176» относится к концу 1950-х. Оно стало результатом сотрудничества Роберта Мейзека (Robert V. Masek) из McDonnell и Альфреда Дрейпера (Alfred Draper) из Лаборатории динамики полета. В результате исследований появилась конфигурация FDL-7 MC, которая и легла в основу многих проектов американских АНК. Вначале она еще имела фонарь пилота, но вариант FDL-7 C/D формировался уже из плоских поверхностей, и выступающий фонарь кабины был удален. (Все основные характеристики FDL-7 при этом сохранялись.) «Model 176» имела параболическую в плане носовую часть.
Гиперзвуковой планер «Model 176» предполагалось использовать для снабжения пилотируемой орбитальной лаборатории MOL: один аппарат должен был постоянно находиться в состыкованном со станцией состоянии и служить спасательной шлюпкой. Он мог вмещать до 13 человек. В этом проекте АНК был многоразовым компонентом полутораступенчатой ракетно-космической системы. Навесные баки, смонтированные вокруг передней части ЛА, снабжали его топливом до скорости, соответствующей числу М=6-7. После их сброса аппарат летел дальше, расходуя топливо из внутрифюзеляжных баков. Лаборатория динамики полета изготовила масштабный (1:2) макет «Model 176». Продувки этой конфигурации в АДТ показали необходимую устойчивость и управляемость в диапазоне скоростей от М=22 до посадочной. Проект был готов к 1964 г. Кроме снабжения орбитальной станции, «Model 176» была способна выполнять гиперзвуковые полеты миссии по требованию и достигать любой части земного шара менее чем через полчаса после запуска, возвращаясь на базу вылета или на любую другую авиабазу на территории США. Однако «Model 176» была лишь «конфигурацией №4», одной из почти полутора десятков исследовавшихся в FDL.
Предлагались два варианта X-24C: с комбинированной ДУ (разгонный ЖРД и маршевый СПВРД) и с единственным ракетным двигателем. Затем было определено, что гиперзвуковой исследовательский аппарат в конфигурации с теплопоглощающей конструкцией, имеющий предельную массу при запуске 31.75 т и оснащенный основным ракетным двигателем LR-105 и 12 малыми маршевыми двигателями LR-101, обладает максимальной экономической эффективностью из всех предлагаемых вариантов. Однако желания поскорее построить реальный ЛА не наблюдалось... Летом 1976 г. ВВС и NASA объявили о намерении начать в ближайшее время новую программу экспериментального гиперзвукового ЛА (затраты оценивались в 205,6 млн $). По сравнению с X-24C он стал больше и сложнее, и первоначальный проект уступил место программе «Национальная гиперзвуковая летающая лаборатория» NHFRF (National Hypersonic Flight Research Facility).
