第一架 X-15 于 1958 年 10 月 15 日在北美航空公司工厂隆重下线。副总统理查德·尼克松向聚集的媒体、军方和航空界人士发表讲话，谈论这架即将打破速度和高度纪录的飞机。然而，当天成为焦点的飞机却未能完全实现其高速和高空的承诺。它需要进行改装才能实现这些创纪录的飞行。
在该计划的前一年半里，两架 X-15 飞机都配备了两台 XLR-11 发动机。这款发动机由 Reaction Motors 设计和制造，使用乙醇和液氧作为燃料，最大推力为 6,000 磅。但即使加装了两台增加推力的发动机，它们也无法为这架小型火箭飞机提供所需的动力。这些发动机也无法节流。飞行员控制推力的方式主要是单独开启或关闭每个发动机的四个喷管。
将为 X-15 提供创纪录动力的发动机是 XLR-99。这款节流发动机也由 Reaction Motors 制造，使用无水氨和液氧产生约 57,000 磅的推力，其威力相当于陆军的红石火箭，正是这枚火箭将艾伦·谢泼德和格斯·格里森送上了他们的亚轨道水星飞行。当这台巨大的发动机于 1960 年 4 月运抵加州时，它已经晚了一年半，但已经有一架飞机为它做好了准备；X-15 #3 已经被预留给这台大发动机。
Reaction Motors 和北美航空公司的工程师都对新发动机进行了测试，但真正重要的是将发动机安装在 X-15 上的地面测试。第一次这样的测试发生在 1960 年 6 月 8 日，这次测试有两个结果：它差点害死北美航空公司试飞员斯科特·克罗斯菲尔德，并且证明了当灾难发生时，X-15 的驾驶舱是当时最安全的地方之一。
然而，将更大的发动机加入飞机只是战斗的一半。X-15 是第一架空气动力学加热成为主要设计挑战的飞机。这部分原因在于 X-15 的两种不同轨迹，一种是水平高度的快速飞行，另一种是飞机达到高空并以高攻角（机头朝上）返回。
Inconel-X 在保护 X-15 免受飞行中遇到的高温方面发挥了很大作用；它在高达 1,200 华氏度的温度下仍能保持强度。尽管如此，在速度超过 5 马赫时，问题开始出现。机翼的前缘变形，蒙皮起皱，最终导致局部高温点。覆盖有问题的区域并在各段之间增加剪切连接解决了这个问题。
但要真正达到高速，X-15 需要更好的防热措施。
来源：“X-15 火箭飞机”作者：Michelle Evans；“太空边缘”作者：Milt Thompson；NASA；X-Planes Free。
