ロッキード NF-104A

標準生産型の F-104 スターファイターが多数入手され (F-104D 複座型を含む) ^{[ 3 ]}、ARPS によって X-15 および計画中の X-20 Dyna-Soar プログラムの低揚力/高抗力の滑空進入経路プロファイルをシミュレートするために使用された。これらの操縦は、 F-104 エンジンの出力が 80% に絞られた12,000フィート (3,700 m)で開始され、フラップ、スピードブレーキ、着陸装置を展開した状態で、航空機は 30° の降下に入り、地上1,500 フィート (500 m)から着陸フレアのための引き起こしが開始された。これらの滑空進入では、ほとんどミスが許されなかった。   

通常の航空機の操縦翼面は成層圏上部の希薄な空気ではほとんど、あるいは全く効果がなく、極めて高い高度で飛行する航空機にはリアクションコントロールシステム（RCS）を装備する必要があることが認識された。ベルX-1の改良型が初期のRCS試験に使用されたが、技術的な問題により飛行停止となった。1959年にNASAが改良したロッキードF-104A（55-2961）に置き換えられ、この機体は翼端と胴体前部にRCSシステムを搭載していた。この機体（JF-104と命名）は試験プログラム中に最高高度83,000フィート（25,300メートル）を達成した。この機体を操縦したパイロットの中にはニール・アームストロングもおり、RCSの使用に関する貴重な経験を積んだ。パイロットは計器表示が読みにくく、高高度に到達するために必要な重要なズーム上昇プロファイルには十分な精度がないと不満を述べた。^{[ 4 ]} 

ロッキード社は1962年、アメリカ空軍からF-104A戦闘機3機を航空宇宙訓練機（AST）専用機に改造する契約を受注した。機体はAMARG （航空機整備研究グループ）の保管場所から運び出され、改造のため同社の工場へ輸送された。

NF-104Aの翼幅は、翼端延長部の追加によって拡大された。この変更は、RCSロール制御スラスタを収容するために必要であり、翼面荷重を低減する効果もあった。

垂直尾翼と方向舵は、2人乗りのF-104に搭載されていたより大型のものに交換され、ロケットエンジンの搭載を可能にするために構造的に変更された。

グラスファイバー製のノーズレドームはアルミニウム製の外板に交換され、ピッチおよびヨー方向のRCSスラスタが内蔵された。

ベン・リッチが当初設計した吸気口は、F-104Aと同じ固定形状であったが、より高いマッハ数でのジェットエンジンの最適な作動のために、吸気コーンに延長部が設けられていた。機体内部の違いとしては、ロケット推進剤酸化剤タンクの設置、 M61バルカン砲、レーダー装置、不要なアビオニクスの撤去などが挙げられる。客室加圧のために窒素タンクが設置された。これは、上昇段階でエンジンが通常通り停止した後、エンジンから抽気が得られないため必要であった。

標準装備のゼネラル・エレクトリックJ79ジェットエンジンに加え、垂直尾翼の基部にロケットダインAR2-3ロケットエンジンが搭載されていた。このエンジンはJP-4ジェット燃料と90%過酸化水素酸化剤溶液の混合燃料で燃焼した。NF-104には、ロケットエンジンを約100秒間作動させるのに十分な量の酸化剤が搭載されていた。操縦士は、コックピット左側にある追加のスロットルレバーを使って、推力レベルを最大出力または約半分の出力に調整することができた。

姿勢制御システムは、8基のピッチ/ヨー推進器（各軸に4基ずつ）と4基のロール推進器で構成されていた。これらの推進器は、専用の155ポンド（70kg ）燃料タンクからメインロケットエンジンと同じ種類の過酸化水素燃料を使用し、計器盤に取り付けられたハンドルを使って操縦士が操作した。ピッチ/ヨー推進器の推力はそれぞれ113ポンド（500N ） 、ロール推進器の推力はそれぞれ43ポンド（190N ）であった。      

NF-104Aは、ズームクライミング（高高度で浅い降下で高速化し、その後急上昇することで速度と運動量を高度に変換する）とロケットエンジンの使用（ズームクライミングに入った後、より高い水平速度に到達し、できるだけ長く上昇率を維持する）を組み合わせることで、高高度に到達することができた。典型的なミッションでは、高度35,000フィート（10,700m ）でマッハ1.9まで水平加速し、そこでロケットエンジンに点火し、マッハ2.1に達したら、3.5gに相当する荷重を慎重に加えることで機体を50～70°の上昇角までピッチアップさせた。 J79アフターバーナーは高度約70,000フィート（21,300m ）でスロットルダウンを開始し、その後まもなく高度約85,000フィート（25,900m ）でメインジェットエンジン自体の手動燃料カットオフが行われ、空気密度の低下によりエンジン冷却のための空気の流れが減少し、エンジンの温度が急激に上昇してタービン段が損傷するのを防ぐ。弾道弧の頂点を越えた​​後、NF-104はより密度の高い空気中に降下し、そこでウィンドミル再始動技術を使用してメインエンジンを再始動し、着陸に回復する。^{[ 5 ]}      

最初のNF-104A（USAF 56-0756）は1963年10月1日にアメリカ空軍に受領されました。すぐに非公式ながら118,860フィート（36,230メートル）の高度記録を樹立し、1963年12月6日には120,800フィート（36,800メートル）の高度を達成してこの記録を更新しました。1963年6月、ロケット酸化剤容器の爆発により飛行中に機体が損傷しました。1971年6月には飛行中にロケットモーターが爆発しました。パイロットは無事に着陸できましたが、損傷した機体は退役し、NF-104プロジェクトは終了しました。この機体はアメリカ空軍国立博物館に移管されました。現在はカリフォルニア州グラスバレーのネバダ郡航空公園に展示されており、「56-0751」のマーキングが施されています。  

2機目のNF-104A（USAF 56-0760）は1963年10月26日にアメリカ空軍に受領された。退役後、この機体はエドワーズ空軍基地のアメリカ空軍テストパイロットスクールの外にあるポールに取り付けられ、現在もそこで見ることができる。56-0760の延長された翼端、RCS、金属製のノーズコーン、その他の部品は、高度に改造されたF-104を使用した民間航空記録への挑戦のためにダリル・グリーナマイヤーに貸し出された。記録飛行中に脱出を余儀なくされたとき、彼の機体は破壊され、部品は返却されなかった。^{[ 6 ]}

3機目のNF-104A（USAF 56-0762）は1963年11月1日にアメリカ空軍に納入され、 1963年12月10日にチャック・イェーガーの操縦中に墜落して破壊された。この事故は、書籍『イェーガー：自伝』、および書籍と映画化された『ライトスタッフ』で描かれている。撮影に使用された機体は、翼端燃料タンクを取り外した標準型のF-104Gであったが、それ以外はNF-104Aの改造は何も施されておらず、最も目立つのは垂直尾翼の基部にある上向きに傾いたロケットエンジンであった。^{[ 7 ]}

• ボウマン、マーティン・W. (2000).ロッキード F-104 スターファイター。マティアス・フォーゲルザング。マールボロ：クロウウッド。ISBN 1-86126-314-7OCLC 45314259。​ 
• ドレンデル、ルー（1976）。F -104スターファイターの活躍。航空機No.27。テキサス州キャロルトン：スクワドロン/シグナル出版。ISBN 0-89747-026-5. OCLC 2524513 . 
• キンジー、バート（1991）。F -104スターファイター：詳細とスケール（第1 版）。ペンシルベニア州ブルーリッジサミット：タブブックス。ISBN 1-85310-626-7OCLC 22665285​​ 
• リビス、スコット（1999）。ロッキード NF-104A：航空宇宙訓練機。写真：トニー・ランディス。カリフォルニア州シミバレー：スティーブ・ギンター。ISBN 0-942612-97-3OCLC 50065724​​ 
• ペース、スティーブ（1992）。F -104スターファイター：最初の運用可能なマッハ2戦闘機の設計、開発、および世界規模での運用。ウィスコンシン州オセオラ：モーターブックス・インターナショナル。ISBN 0-87938-608-8. OCLC 25508979 . 
• リード、アーサー（ 1981）。F -104スターファイター。現代戦闘機シリーズ9。ロンドン：イアン・アラン。ISBN 0-7110-1089-7OCLC 16559075​​ 
• アプトン、ジム（2003）。ロッキードF-104スターファイター。ウォーバード・テック。ミネソタ州ノースブランチ：スペシャリティ。ISBN 1-58007-069-8OCLC 52920789​​