Результатом работ ЛИЦ NASA по программе M2-F1, а также исследований, проведенные в центрах Эймса и Лэнгли, стал выданный NASA в июне 1964 г контракт на создание двух «тяжелых» аппаратов - M2-F2 (по конфигурации Центра Эймса) и HL-10 (по конфигурации Центра Лэнгли). Оба АНК строились компанией Northrop и для разгона до сверхзвуковых скоростей оснащались кислородно-спиртовым двигателем XLR-11-RM-13 тягой 3600 кгс. Параллельно с этим по заказу ВВС США фирма Martin создала несущий корпус X-24. Именно эти аппараты предназначались для имитации полета АНК в диапазоне скоростей от 320 до 16 000 км/ч и более. По замыслу разработчиков, конфигурация в виде полуконуса, уже опробованная на малых моделях при управляемом спуске в атмосфере, должна была подтвердить аэродинамические характеристики, требующиеся как для выполнения гиперзвуковых маневров, так и для безмоторной посадки на ВПП. Для полетов на большой высоте и скорости фанерный M2-F1 попросту не был приспособлен.

Небольшая совместная группа специалистов Northrop и NASA действовала четко и эффективно. Инженеры дневали и ночевали в цехе, где строились аппараты. Принципиальные решения принимались быстро, с минимумом бюрократизма. Одно из них имело важные последствия. Из-за наличия ЖРД хвостовая часть оказалась перетяжеленна и требовала балансировки. Кто-то предложил вместо установки добавочного балласта усилить раму кабины, применив в конструкции сталь вместо алюминия. Эта рама впоследствии спасла жизнь пилота Брюса Питерсона... На постройку обоих аппаратов ушло всего 19 месяцев.

M2-F2 был готов в июне 1965 т. Он выглядел значительно элегантнее своего прототипа, хотя имел близкие размеры. Цельнометаллический аппарат оснастили убирающимся шасси; кабину переделали, ее фонарь сдвинули вперед; убрали горизонтальные рули, торчавшие на M2-F1 в стороны от килей. Продольное и поперечное управление теперь осуществлялось с помощью поверхностей, расположенных сверху и снизу на хвостовой части (углы отклонения 10°). Для поперечного управления две верхние поверхности отклонялись дифференциально. Для продольного и поперечного управления служили элевоны, а для путевого - расщепляющиеся рули направления, которые могли применяться как воздушные тормоза. Штатной платформой для запуска АНК стал самолет-носитель NB-52 - один из двух бомбардировщиков, закупленных NASA для пусков ракетопланов X-15.

Летные испытания M2-F2 выполнялись на базе ВВС Эдвардс объединенной группой специалистов NASA и ВВС США. При подготовке аппарата к первому испытательному полету возникло несколько проблем, которые необходимо было решить до летных испытаний. Испытания облегченного АНК массой 2700 кг на рулежке при индикаторной воздушной скорости около 260 км/ч, проведенные при включении двух посадочных ракетных двигателей тягой по 225 кгс, показали, что аэродинамическая система управления недостаточно эффективна для управления по курсу даже при больших скоростях. Хотя аппарат был устойчивым в канале тангажа, он оказался весьма чувствительным в управлении по курсу: например, даже при незначительной разнице в высоте стоек шасси имелась тенденция разворачиваться в сторону более низкой стойки. ЛА оснащался неуправляемым носовым колесом, и летчик мог обеспечить минимальное управление на земле только с помощью системы дифференциального торможения.

Другим шагом в подготовке M2-F2 к первому полету были натурные испытания в АД Т, которые показали, что аппарат имеет максимальное аэродинамическое качество на «дозвуке» - всего 3,0. Это было существенно меньше значения, полученного в ходе продувок в АДТ маломасштабной модели. При выпущенном шасси качество падало до 2,5, что тоже было значительно меньше расчетной величины. Расхождения объяснялись шероховатостью поверхностей и обычными производственными допусками, а также влиянием масштаба. Дальнейшие исследования, основанные на этих данных, указали на необходимость разработки новой модификации аппарата, которая имела бы более высокое аэродинамическое качество и позволила бы усовершенствовать технику посадки. Для сужения хвостовой части аппарата был модифицирован узел крепления ракетного двигателя. Это заметно снизило донное и балансировочное сопротивление, и увеличило аэродинамическое качество до 3,1.

23 марта 1966 г. M2-F2 совершил свой первый полет под крылом В-52, без отделения от самолета-носителя, а 16 июля 1966 г. отправился в свободное «плавание» под управлением все того же Милтона Томпсона. Для первого полета выбрали процедуру захода на посадку с убранным шасси по крутой траектории с большой индикаторной скоростью (565 км/ч). Исследования на моделирующей установке показали, что от завершения выравнивания и до момента приземления в распоряжении летчика будет приблизительно 10 секунд... Первоначально шасси аппарата рассчитывалось на выпуск под действием аэродинамических нагрузок и веса, что занимало около 5 сек. Но затем его модифицировали, чтобы оно выпускалось с помощью пневматики всего за секунду. Такое решение сохраняло более высокое аэродинамическое качество почти до момента касания, а также уменьшило вероятность несимметричного выпуска шасси и появления неустановившихся движений по крену и рысканью.

В одном из интервью этот выдающийся летчик-испытатель рассказывал: «Я сделал первые пять полетов. Цель программы состояла в том, чтобы обеспечить выполнение захода на посадку. Например, в первом полете мы спускались с высоты 45000 футов (13 700 м) после сброса с B-52. Я планировал, делал три виража и летел прямо вперед в течение минуты или около того, затем делал левый поворот, потом еще один левый поворот, уже заходя к ВПП. Весь полет продолжался примерно 3,5 мин». Характеризуя аэродинамику M2-F2, Томпсон высказался без обиняков: «Грубые расчеты показали, что, если бы человек выпал из В-52, когда я запускался, я опередил бы его у земли! С чисто аэродинамической точки зрения M2-F2 был очень плохим аппаратом, так быстро он снижался...» Одна из проблем заключалась в возникновении неприемлемого гистерезиса механической проводки системы управления. Для ее устранения проводку отрегулировали так, чтобы в исходном положении рули направления устанавливались не по потоку, а под углом 5°. Это вновь привело к уменьшению аэродинамического качества.

Наибольшее число проблем было связано с системой повышения устойчивости, которая функционировала неудовлетворительно. Даже после ее доработок все еще наблюдались колебания по тангажу и крену частотой 2-3 Гц, но, правда, с малой амплитудой. Были испробованы все возможные пути решения этой проблемы, но решить ее полностью в процессе летных испытаний так и не удалось. Правда, амплитуду колебаний снизили настолько, что летчики не могли их обнаружить. Для проверки прочности конструкции аппарат (без летчика) подвешивался под крыло бомбардировщика B-52 на пилоне с помощью специально разработанного переходного устройства. Такие же испытания, но уже с летчиком, проводились для тщательной проверки работы всех систем аппарата. При этом для имитации реального полета осуществлялось быстрое снижение самолета B-52 с расчетной высоты сброса аппарата, а на АНК выдвигалась воздушная турбина и выпускалось шасси. Эти полеты выявили новые проблемы: недостаточную эффективность противообледенительной системы фонаря кабины; замерзание клапанов системы подачи перекиси водорода в посадочные ЖРД; большой расход воздуха в кабине, неудовлетворительную работу радиооборудования, новые неполадки в системе повышения устойчивости.

Важной для подготовки летчика считалась тренировка на неподвижном наземном тренажере с шестью степенями свободы. Подробно изучался весь диапазон рабочих режимов аппарата. Проводились многочисленные исследования характеристик управляемости при трех, пяти и шести степенях свободы. В итоге был разработан профиль полета, придерживаясь которого, можно было бы избежать предполагаемых опасных режимов полета. От летчика требовалось хорошо знать эти режимы и избегать их, а также выводить ЛА в случае непреднамеренного входа в эти режимы. Были учтены все затруднения, которые можно было предвидеть. Также был разработан порядок действий в аварийной обстановке. В первом планирующем полете M2-F2 достиг скорости примерно 720 км/ч. Максимальная скорость в серии полетов составила 750 км/ч, наибольшая продолжительность - 4 мин 21 сек. Планирующие полеты на M2-F2 совершили Милтон Томпсон (5 полетов), Брюс Питерсон (3 полета), Дон Сорли (3) и Джерри Джентри (5).

10 мая 1967 г был выполнен шестнадцатый и последний полет. Он закончился аварией: при посадке самолет упал на дно сухого озера Роджерс. АНК, пилотируемый Брюсом Питерсоном, попал в режим «голландского шага», когда летчик пытался вернуть себе управление. Затем, пытаясь избежать столкновения со спасательным вертолетом, пилот проскочил размеченную полосу и стал садиться в немаркированной зоне, где было трудно оценить высоту над землей... Питерсон включил 500-фунтовый посадочный двигатель, чтобы увеличить подъемную силу, но коснулся поверхности раньше, чем шасси полностью вышло и стало на замки, на скорости 400 км/ч. M2-F2 закувыркался и перевернулся шесть раз, прежде чем застыл на месте. Питерсона извлекли из аппарата и срочно отправили в госпиталь... Часть видеосъемок M2-F2, включая аварийную посадку Питерсона, была использована в телефильме «Человек на шесть миллионов долларов» (The Six Million Dollar Man) и впоследствии открывала каждую серию телевизионного сериала.

Летчики-испытатели и специалисты NASA поняли, что проблемы с поперечным управлением не устранить, если не добавить аппарату аэродинамической устойчивости. После ремонта в ЛИЦ аппарат был оснащен дополнительным (третьим) вертикальным стабилизатором, установленным между небольших килей, и получил новое обозначение M2-F3. На него установили топливный бак больших размеров с перекисью водорода и два дополнительных посадочных двигателя с общей регулируемой тягой 450 кгс, а также реактивную систему управления, сходную с той, что стояла на X-15. При возникновении боковой неустойчивости при малых углах атаки, требуемых для захода на посадку, летчик мог уменьшить угол захода на посадку, чтобы вывести самолет из зоны неустойчивости, и использовать посадочные двигатели. Для проверки расчетных посадочных характеристик аппарата был использован самолет F-104, совершавший посадку с выпущенными шасси, воздушными тормозами и закрылками и с двигателем, работающим на режиме малого газа.

Первый полет на усовершенствованном аппарате M2-F3 осуществил 2 июня 1970 г. летчик-испытатель NASA Билл Дейна. После трех планирующих тестов начались полеты с включением ЖРД XLR-11 после отделения от B-52, что позволяло достичь максимальной скорости 1710 км/ч (М=1,6). Наибольшей высоты подъема (21 790 м) достиг пилот Джон Мэнке (John А. Manke) в последнем, 27-м полете 21 декабря 1972 г. На M2-F3 летали Уилльям Дэйна (19 полетов), Джон Мэнке (4 полета), Сесил Пауэлл (3), Джерольд Джентри (1). Сейчас этот аппарат выставлен в Национальном авиационно-космическом музее NASM (National Air and Space Museum) рядом с ракетопланом X-15.

Оценивая результаты полетов АНК данной серии, можно сказать, что как экспериментальные эти аппараты имели приемлемые характеристики управляемости и устойчивости на всех исследованных режимах полета. Однако летчики, испытавшие эти ЛА, не рекомендовали использовать их для регулярной эксплуатации по многим причинам. Во-первых, несмотря на приемлемые характеристики продольного движения, поведение ЛА в боковом направлении вызывало нарекания. Реакция по крену на управляющий входной сигнал изменялась от реверса крена при больших углах атаки до такой чувствительности при очень малых углах атаки, что действия летчика вызывали колебания аппарата. Поэтому на малых углах летчики-испытатели сознательно снимали ноги с педалей руля направления, опасаясь непреднамеренной «раскачки» АНК.

Очевидно, подобные характеристики управляемости неприемлемы для аппарата, предназначенного для регулярной эксплуатации. Во-вторых, для аппарата обязателен заход на посадку по крутой траектории, чтобы он мог выполнить выравнивание и посадку с выключенными двигателями. Даже при идеальных летных условиях вряд ли найдется летчик, испытывающий желание после космического полета любой продолжительности осуществлять маневр, который обеспечил бы вертикальную скорость снижения 75-90 м/сек до высоты порядка 300 м над землей. На этой высоте летчик должен начать выравнивание с перегрузкой, равной двум, располагая при этом примерно 25 секундами для выпуска шасси и приземления. А уход на второй круг невозможен...

Общие характеристики M2-F2
Экипаж: 1
Длина: 6,76 м
Размах: 2,95 м
Высота: 2,90 м
Площадь крыла: 15 м2
Вес пустого: 2096 кг
Полная масса: 2722 кг
Максимальный взлетный вес: 3395 кг
Силовая установка: 1 жидкостный ракетный двигатель Reaction Motors XLR-11, тяга 8000 lbf (36 kN) с четырьмя узлами камеры сгорания
Максимальная скорость: 750 км/ч
Максимальная скорость: 0,707 Маха
Диапазон: 15,9 км
Практический потолок: 14000 м
Нагрузка на крыло: 211 кг/м2
Тяга/вес : 1,3