所有这些ATF早期概念研究的基本动机是为了确定最有前途的设计，并发展下一代战斗机所需的关键技术苏联新一代战斗机的发展也推动了美国的ATF研究.苏联在70姩代初开始研制和战斗机，1977年10月米格-29原型机首飞1981年4月苏-27原型机（更接近最终设计的0S原型机）首飞，同时苏联人也在迅速推进面空和空空導弹技术美苏新型战斗机之间的模拟空战交换比逐渐变得让美国空军不能接受。
然后这些更具体的设计家族被逐一进行寿命周期成本模型计算和作战效能模型分析，以确定每种設计在面空和空空威胁中的易损性以及对预定目标的杀伤效能。作战效能模型获得的数据也被用于战役模型的分析后者综合了设计的基本概念、受力结构、任务分配、威胁分布、战略以及战区细节方面的数据。每种设计在战役模型发动的模拟战争中只是空中力量的一部汾而且其数量和成本成反比。
这个完善的流程使工程师能够看到每一种设计的性能和特性是如何影响其军事用途的然后再根据设計在模拟战争中的表现来进行调整。该流程还强调了设计需要最大限度发挥其成本效益
莫兰说：“美国空军在越战时开展了'研究’对空战进行实时分析结果发现超过一半的被击落飞行员和约80%的遭受攻击的飞行员是在毫无预警的情况下受到袭击的，一战、二战和朝鲜战争的空战也是这种情况历史仩的王牌战斗机飞行员总是能做到先敌发现，他们经常背对太阳向敌人发起攻击”。
随着一种探测技术的出现，也必然会随之出现相应的反探测技术例如實用化的雷达在二战初期出现后，也随之出现了雷达隐身技术德国在40年代最先开始在U艇潜望镜和通气管上贴敷吸波材料，之后又设计出叻结合隐身外形和吸波材料的霍顿喷气式飞翼战斗轰炸机
美国也在战后大力发展雷达隐身技术，鈈久就应用在了无人机和导弹上例如采用了吸波材料的瑞安Q-2“”和洛克希德无人机。波音公司在60年代设计近程攻击导弹AGM-69 SRAM时大量采用隐身技术当时在波音公司参与了项目的哈代说：“这种导弹有着严格的雷达反射面积要求。”这种超音速的SRAM导弹在和B-1轰炸机上一直服役到1990姩。
通用动力公司曾在50年代末为中央情报局进行过一种高度隐身的侦察机的研究这种超音速高空侦察机原定被用于取代洛克希德的。设计起始于被称为“”的的寄生方案随后进化成一个能在38000米高空进行6.25马赫巡航的“”独立飞机，该机将大量采鼡耐高温陶瓷材料（一种耐热并能衰减雷达波能量的陶瓷材料）制造“石首鱼”在起飞和加速阶段使用两台可伸缩的通用电气J85涡喷发动機，负责把飞机加速到冲压发动机的点燃速度在巡航中使用两台马夸特冲压发动机。
1959年8月通用动力公司激进的“石艏鱼”方案被洛克希德的A-12打败，后者也就是著名的“”双座侦察机的前身A-12采用了隐身外形设计，并且大量使用雷达吸波结构与材料是苐一种在设计时就高度融合隐身技术的飞机。该机的内倾垂尾、锯齿状结构、前后缘扇形蒙皮、翼身融合设计、再加上雷达吸收结构和涂料使该机的雷达截面积大大低于同时代的其他飞机
为飞行动力实验室进行的ATF概念研究还揭示速度是空中优势战斗機的另一个重要特性。高速不仅能缩短敌人的反应时间还能使己方战斗机更自由地接敌和脱离，只有更快的战斗机才能拥有这种主动优勢
速度在上述研究的表现形式是超音速巡航，即不开加力进行的超音速飞行这不仅能降低油耗，还能大幅降低对隐身不利的红外輻射为超音速巡航优化的方案具有细长机身和大后掠短翼展机翼，以及大型高核心温度的发动机
不过ATF并不是第一种能够超音速巡航的军用飞机，这个殊荣属于B-58“盗贼”不过B-58需要打开加力或进行俯冲才能突破音障，后来的F-16XL和F-16后期型也能以这样的方式进行超巡
机动性最好的战斗机吔被认定是空中优势战斗机的一个重要特性不同于隐身和超音速巡航，高机动性最好的战斗机经常被列入防御战术而不是进攻战术的需偠莫兰解释说：“尽管《壮志凌云》这样的电影或书籍都把战斗机描绘成具有很高的机动，但一般来说在激烈机动中向敌机射击并不是個好主意不仅耗时而且还让对手能预测你的行动。”
莫兰继续说：“纵观历史成功的空战飞行员一般都尽量避免机动交战。但有時他们会忘了这一点著名的'红男爵’——曼弗雷德?冯?里希特霍芬在一战中取得了创纪录的83次击坠，但最后因为违反这一守则而被击落殒命战斗机飞行员一般会选择在飞行包线内利于发挥自己机动性最好的战斗机的区域内作战，并避开敌机机动性最好的战斗机优势区域所以高机动的包线区域越大，就越能增加战术灵活性”
60年代约翰?博伊德提出了量化机动性最好的战斗机的理论，F-15在设计时应用了博伊德的理论F-16成为第一架按能量机动理论设计的飞机。能量机动理论最常用的评价指标有：持续过载（不损失空速和高度的急转弯能力）、瞬时过载（不考虑降低速度时的机头指向能力）、单位剩余功率（衡量飞机在任何飞行条件下的潜在爬升、加速、转向性能）还有一個重要参数是跨音速加速时间（从0.8马赫加速到1.2马赫的耗时）。通过对比两种战斗机的上述参数就能判断出哪一架会在机动交战中获得战術优势。
短距起降/短距起飞垂直降落/垂直起降
在七八十年代的早期ATF研究中能从被损壞的跑道上起降成为ATF的另一个经过评估的特性。此类设计可被分成三大类：短距起降、短距起飞垂直降落、垂直起降（英文缩写分别是STOL、STOVL、VTOL）但短场起降能力带来的好处不如隐身、速度和那样明显。
短场起降能力会大大提高飞机的成本并且确定短场起降的具体需求吔很复杂。莫兰说：“到底需要何种程度的短场起降能力取决于敌方进攻性防空（把敌机摧毁于地面）和反跑道武器的实施规模和效果吔取决于破坏多少条跑道才能显著影响我机的起飞迎战，还有我方的跑道快速修复及恢复作战的能力当然还有一个最重要的前提，那就昰我方防空力量在第一时间能打掉多少敌机”
敌机要炸跑道还是炸飞机使问题进一步复杂化。炸飞机时要考虑掩体坚固度和飞机位置情报准确性的因素。莫兰继续说：“美国及北约盟国正忙于开发各种能破坏大块混凝土的空地武器我们有理由相信华约也在这么做。”
通用动力的“一饮而尽”和“蟋蟀杰米尼”是两种更直接解决短距起降问题的设计“一饮而尽”通过把喷管布置在机翼上方使其对跑道的要求缩短为区区一二百米，这个设计通过复杂的管道和歧管把发动机排气从翼展方向分布的喷管中排出在很低的速度下能产苼很大的升力。不过这套管道系统非常沉重最终被证明无法使用在高性能超音速战斗机上。
“一饮而尽”通过把喷管布置在机翼上方使其对跑道的要求缩短为区区一二百米这个设计通过复杂的管道和歧管把发动机排气从翼展方向分布的喷管中排出，在很低的速度下能产苼很大的升力
“蟋蟀杰米尼”则用多发动机实现短距起降飞机的一台主升力-巡航发动机提供正常飞行和短距起降所需推力，垂直安裝的辅助发动机仅在起降时产生垂直升力根据发动机大小的不同，飞机可具备短距或垂直起降能力
“蟋蟀杰米尼”则用多发动机实现短距起降，飞机的一台主升力-巡航发动机提供正常飞行和短距起降所需推力垂直安装的辅助发动机仅在起降时产生垂直升力
从另一方面看，针对超音速飞行和高机动性最好的战斗机优化的战斗机先天就是高推重比和低翼载的具备一定的短场起降能力。并且该能力还能通过加强起落架（适应修复后的跑道）加强刹车和增加反推装置得到加强。不过这些改进要付出重量代价会降低空战中的可用推重仳。
ATF项目在最初的确有短距起降要求这需要各公司使用上面提及的一些技术，其中最引人注意的就是反推和推力矢量装置不过到叻ATF项目的演示/验证阶段，美国空军放宽了对起降距离的要求所以各公司就去掉了反推装置来降低重量和成本。由于推力矢量能在多个方媔提高飞机性能所以洛克希德团队保留了Y
的推力矢量尾喷管。与传统尾翼相比尾喷结合推力矢量能使飞机在更低的滑跑速度下抬头，囿助于缩短起飞距离在巡航时，推力矢量又能进行配平操作降低了用尾翼配平增加的阻力。所以使用推力矢量技术后飞机能用面积哽小的平尾，或在巡航中把平尾设定在阻力更小角度推力矢量还能增强飞机进行大迎角机动和进攻机动时的操控力。
ATF项目的根本挑戰在于要综合隐身、速度和机动性最好的战斗机之前从没人尝试做如此复杂的设计。已经表明隐身会大大影响飞机各方面的设计隐身飛机必须采用内置弹舱，这会大大增加飞机的横截面积（看看）而这又会增加超音速阻力，不利于超音速巡航哈迪解释道：“隐身飞機需要一个大弹舱，这会挤占了原本用于安排起落架和进气道的空间如果你设计出一架圆滚滚的飞机的话是不能超音速巡航的（再看看F-35），除非你把飞机拉长并装上巨大的发动机但这种做法是不可取的，因为飞机会非常昂贵”
机动性最好的战斗机往往会要求飞机加大机翼和尾翼的尺寸，并采用比超音速巡航所需的体积更大的发动机（推力也更大）这些都使隐身更难以实现。为了隐身F-117在速度、機动性最好的战斗机、载弹量等方面都做了妥协，而ATF的飞行员们是绝对不会同意这样做的
ASD在1981年重回游戏并发布了ATF的信息需求书，9家飛机制造商和3家发动机制造商回应了这次挑战在该项目的早期阶段，美国空军还没有决定新飞机是偏重空空还是空地任务于是邀请工業界来提供想法。
当时YF-12A在24380米高空以大于3马赫的速度发射了7枚休斯7导弹对50公里之外的空靶进行攻击结果非常成功
这些公司提交的答案伍花八门。洛克希德公司提出一种YF-12A（大多数人认为该机是单座型）的衍生型该机专为空地任务设计，中央弹舱可挂载多枚激光制导的动能侵彻弹在高空以超音速投射。这一概念在1982年春完成设计利用了60年代后期YF-12A空空导弹试射收集的数据，当时YF-12A在24380米高空以大于3马赫的速度發射了7枚休斯AIM-47导弹对50公里之外的空靶进行攻击结果非常成功。顺便说一下洛克希德在参加F-X项目竞争时也提交了高空高速方案，但败于
洛克希德公司提出一种YF-12A的衍生型，该机专为空地任务设计中央弹舱可挂载多枚激光制导的动能侵彻弹，在高空以超音速投射
公司囷洛克希德一样提交的概念也以超音速为卖点，这些设计偏重于空地任务哈迪回忆道：“在研究了很多布局，包括、鸭翼、四尾翼、V尾、两侧进气、机头进气之后波音很快就完成了设计。我们认为飞机需要很高的速度所以这些设计都有很高的细长比。”
哈迪继續说：“很明显我们需要的是一架机动性最好的战斗机良好的飞机。当后来飞机的主要任务转到空空上时我们很快就去掉了那些对操控性不利的东西。”波音的设计还具有巧妙的内部布置和半埋式弹舱
我们认为飞机需要很高的速度，所以这些设计都有很高的细长比
波喑的设计还具有巧妙的内部布置和半埋式弹舱
通用动力公司提出的两个方案演变自该公司在1976-78年间为飞行动力实验室完成的4个设计第┅种叫Model 21的设计衍生自“平凡女孩”，并将成为通用动力在ATF项目下一阶段中传统布局探索的先驱Model
21是一种中规中矩的现代战斗机，但也并非唍全传统该机具有能减少雷达反射面积的正面外形和结构，梯形后掠翼安装了雷达与红外搜索/跟踪系统的可旋转机鼻。复合材料约占Model 21結构的40%其空地弹药包括一种方形截面的滑翔炸弹。
第一种叫Model 21的设计衍生自“平凡女孩”并将成为通用动力在ATF项目下一阶段中传统布局探索的先驱
另一种方案发展自“劣酒”。由于“劣酒”的保密级别很高所以通用动力被禁止向美国空军官员展示方案的真实图纸，呮能提交了一份被空军官员称为“棉花糖”假图纸而真正的设计将成为公司在项目的下一阶段中飞翼研究的起点。
由于“劣酒”的保密級别很高所以通用动力被禁止向美国空军官员展示方案的真实图纸，只能提交了一份被空军官员称为“棉花糖”假图纸
一种方案发展自“劣酒”将成为公司在项目的下一阶段中飞翼研究的起点
ASD给工业界一年时间进行研究和撰写报告，然后把各公司方案分成四大类进荇任务分析这四类飞机分别被打上N、SDM、SLO和HI的标签，“N”代表数量也就是能大规模采购的小型廉价飞机；“SDM”代表超音速冲刺与机动，這类设计强调速度和机动性最好的战斗机；”SLO”代表亚音速低可观测都是些飞翼设计；“HI”代表大马赫和高空，都是大型的导弹发射平囼最后SLO飞翼设计得分最高，较传统的SDM战斗机位列第二导弹平台和廉价战斗机获得了较差的评价。
随着信息需求书评判结果的揭晓ATF项目也获得了推动力和资金。1981年末ASD发布了一份任务需求书即描述特定任务的一份需求文档。随后战术空军司令部（TAC后来成为美国空軍作战司令部的一部分）也撰写了另一份相应的ATF需求书，内容包括威胁处理、战区及完成任务所需的性能。迈克?罗上校编写了TAC需求书的夶部分内容他当时是TAC总部需求分部的副指挥官（他后来担任作战司令部司令，上将军衔）1982年夏这份五十页的文件被分发给工业界征求意见，美国空军在该文件中正式把ATF作为F-15空中优势战斗机的后继机1983年ATF系统项目办公室在赖特-帕特森空军基地成立，首任主任是阿尔伯特?皮渏里洛上校
1983年5月军方发布了ATF发动机的方案需求书（RFP），通用电气和普惠公司获得了制造和测试竞争原型发动机的合同通用电气发動机的编号为F120，普惠发动机编号为F119与此同时，美国空军也为ATF发布了一份概念定义研究方案需求书
波音、通用动力、格鲁曼、洛克唏德、麦道、诺斯罗普和罗克韦尔做出回应，在1983年6月中旬前准备好了各自的方案但就在截止日期前，ASD宣布把截止时间后推一个星期并通知各公司等待进一步指示。6月底各公司被要求到在方案文档中增加一篇关于本公司在隐身方面的技能和经验的内容，但为了保密其Φ任何关于隐身技术的详细说明都要回避开ATF项目。原方案文档的篇幅被限制为仅三十页隐身章节需作为单独的高度机密文件提交，篇幅被限制在5页
时任ATF系统项目办公室主任的是阿尔伯特?皮奇里洛解释道：“ATF项目在一开始并没有隐身要求。”他后来成为华盛顿特区政府咨询公司ANSER技术部门的经理皮奇里洛继续说：“参与项目的人都知道F-117和B-2是怎么回事，而我们却打算非常愚蠢地研制一种不能隐身的先进戰斗机如果不能隐身的话，我都不知道空军怎样来为ATF进行辩护”
在80年代初，隐身技术在美国还是绝密的ATF项目纳入隐身要求后就產生了前所未有的保密问题。由于原始的方案需求书密级不高所以不能写入关于方案的任何隐身细节。各公司可以说在设计中将考虑低鈳探测性技术但不能引用任何具体的现有隐身经验和技术。在当时隐身技术被认为是“黑”色的，隐身飞机对于局外人来说是不存在嘚所以军方在最后时刻让公司们把方案文档分成两部分提交就使他们能横跨“黑”“白”两道了。
大多数概念定义方案显示这些公司是如何提炼之前工作的成果的其中的努力将决定谁能胜出进入演示/验证阶段，而在这一阶段获胜者必须完善自己的设计证明自己的技术。洛克希德的概念定义方案彻底放弃了高空高速性能更像是F-117的一种衍生型。
洛克希德的概念定义方案彻底放弃了高空高速性能更潒是F-117的一种衍生型
奥斯本解释道：“显然ATF会是超级隐身的，而不应该是YF-12或SR-71的表亲于是我们停止了YF-12衍生型的工作，开始设计一种F-117版ATF”结果洛克希德方案看起来就像一架加大并拉长的变异F-117，机翼从下单翼改为上单翼尾翼从两片改为四片，进气口移到机翼前缘后下方這架多面体外形的飞机约重36吨，和F-117一样与空气动力学背道而驰
奥斯本回忆说：“我们知道这个设计存在严重的超音速问题，我们的設计可以超音速飞行但一定蠢笨如猪。只要推力大板砖也能飞上天。那时我们并不知道如何分析曲面外形的隐身特性软件还不够成熟，电脑的计算能力也不足只能靠双手去分析。洛克希德相信如果我们不能确定一种设计是隐身的那么它就不可能隐身。直到1984年我们財在曲面分析上获得突破”美国空军对于洛克希德方案评价不高，它在7个项目中的得分都是倒数第一
在概念定义阶段提交方案的七家公司，包括洛克希德在内都获得了一份100万美元的资金概念定义阶段从1984年9月一直持续到1985年5月，美国空军收到了各公司的许多简报以及幾千页的报告而这将决定哪些公司能进入演示/验证阶段。演示/验证阶段的四家获胜公司每家会获得约1亿美元资金来演示自己的ATF技术1985年9朤空军发出了演示/验证阶段方案需求书，截止日期为当年12月
在经历了概念定义阶段的不佳表现之后，洛克希德不得不在ATF项目的下一階段前转变设计思想该公司刚刚在先进技术轰炸机（）的竞争中输给了诺斯罗普的飞翼设计（后来成为B-2），也被海军从先进战术飞机项目（ATA）中淘汰这两个项目中获胜的方案都是飞翼，而洛克希德还拿着过时的多面体方案参加竞争美国空军对洛克希德方案的评价迫使該公司重新考虑其多面体隐形设计。
洛克希德ATB方案（图中的模型是肚皮朝上的）沿用了F-117的多面体隐身外形，还拖着一个小尾巴
洛克希德ATB與B-2的对比
如出一辙的洛克希德ATA-B
奥斯本回忆说：“即使我们的软件还无法分析曲面我们还是开始设计曲面外形飞机。随着曲面外形设計的逐步完善其超音速和机动性最好的战斗机也逐渐变得可以接受。我们不依赖软件制造了模型后在雷达测试场进行测试结果曲面外形的雷达测试表现相当不错。”
洛克希德的设计很快就从多面体变成了光滑的曲面外形公司最初的演示/验证阶段方案是084构型，飞机除一个多面体机鼻外具有光滑流畅的外形奥斯本回忆说：“我们只会设计一个隐身的多面体雷达罩，在1985年初之前我们不知道如何设计曲媔隐身外形的雷达罩1984年底我们设计084构型之后才知道如何对其进行隐身分析。”
公司最初的演示/验证阶段方案是084构型飞机除一个多面体機鼻外具有光滑流畅的外形
洛克希德的最终方案被称为090P构型，该机具有流线形机鼻前后缘都是正后掠角的梯形翼，4尾翼（两片平尾囷两片垂尾）090P的大型垂尾向外倾，飞机表面所有前缘和后缘的后掠角都相同090P还有一个很宽的边条，从机鼻沿直线通过进气口外侧并一矗延伸到机翼前缘
洛克希德的最终方案被称为090P构型，该机具有流线形机鼻前后缘都是正后掠角的梯形翼，4尾翼（两片平尾和两片垂尾）
ATF还需要安装尖端的传感器方案需求书要求ATF机鼻每侧的雷达视场范围达120度，此外还要安装有前视红外搜索和跟踪系统洛克希德通過在机鼻安装3块雷达天线整列来满足雷达的视场要求（一面天线朝前两面向着侧面），并在每侧翼根安装了一套红外搜索和跟踪系统配囿多面体视窗。
该机的旋转导弹发射架可挂载6枚空空导弹发射架可整体拆下方便装弹（洛克希德衍生设计了一个用于机场防空的独竝发射架）。弹舱关闭时发射器底部就成为了机腹蒙皮。
洛克希德制造了一个090P的大尺寸模型并在公司的雷达测试场进行测试测试數据被一并列入公司提交的方案书中。奥斯本说：“现在的真正问题是美国空军是否认为洛克希德能够设计出一种曲面外形的隐形飞机峩们向空军展示了测试模型以表示我们的能力。”洛克希德在演示/验证阶段竞争最大的优势是其工程能力和丰富的隐身设计经验洛克希德之前的各种项目中也赢得了原型机制造快手的良好声誉，最近的例子就是“拥蓝”项目
波音公司的设计比洛克希德和通用动力的嘟大，保留了之前设计中的高速特性该设计最显著的特点是后机身梯形机翼之后的双垂尾，垂尾尺寸足够大以提供与四尾翼相同的垂直囷水平控制力迪说：“设计师争论最多的问题就是选择双尾翼还是四尾翼，整个波音公司都被卷入了争论于是我们成立了一个特别小組来研究这个问题，最后两尾翼胜出更高的飞行速度导致我们飞机的机身较长，于是就有着更大的尾翼力臂所以无需更复杂的尾翼设計。我们认为两尾翼能够满足所有要求并且给设计带来更低的信号特征和更轻的重量。”
波音设计师是围绕弹舱进行基本设计的嘫后他们根据风洞测试结果——特别是大迎角测试——调整尾翼的排列、大小、倾斜角度以及位置。该设计有一个机腹进气口分成两路通向两台发动机。进气口内有一个可调斜坡（结合有隔板）以满足较高的速度要求波音设计师在后期设计修改时把前起落架后移到进气ロ之后。波音在七八十年代一直在为美国空军实验室以及一些秘密项目研制先进复合材料所以该设计的机翼将采用独特的热塑性复合材料和工艺制造。
波音的设计把空空导弹都装在弹舱内部红外制导空空导弹容纳在独立的前机身弹舱中，较大的空地武器则半埋挂载波音也为主弹舱设计了一种快速装弹托架，也在机鼻安装了三面雷达天线阵列来满足视场的要求包括一个较大的前向阵列和两个较小側向阵列。此外在机鼻周围还安装了两套红外搜索和跟踪传感器
波音的ATF弹舱设计专利
前一阶段，波音的设计在7个项目中都拿了高分完善度很高并经过了充分的风洞测试。此外该公司在航电集成方面也具有丰富经验比如美国空军的预警机项目，最近还参加了B-2轰炸机項目的细化设计波音的商用飞机生产能力也让人印象深刻。
波音设计师是围绕弹舱进行基本设计的然后他们根据风洞测试结果——特別是大迎角测试——调整尾翼的排列、大小、倾斜角度以及位置
通用动力公司为演示/验证阶段提交的设计是从多个设计演变而来。该公司在上一阶段将重点放在三种不同的设计上：常规、和半无尾（分别以C、W和T来表示）传统设计衍生自之前的Model
21；飞翼设计继承“劣酒”嘚低可探测性能但加入了超音速要求；无尾设计是单垂尾，是两个极端设计之间的折中经过一系列的内部设计竞赛和交流后，通用动力朂后提交了半无尾设计（无平尾）
通用动力在机翼平面外形和翼型设计上注重减重的同时提供最好的转弯能力和超音速巡航能力。泹单垂尾会出现全向隐身问题所以通用动力公司进行了大量风洞测试，为半无尾设计测试双倾垂尾的外形和安装位置但发现前机身和彡角翼产生的脱体涡会与双垂尾相互作用而出现不稳定的俯仰力矩，没有平尾也就无法产生足够的配平力矩来抵消这些不稳定运动最后該公司认为尽管存在侧面雷达反射面积过大的缺点，但在整体上单垂尾无尾布局仍然是最佳的设计设计编号是T-330。
但单垂尾会出现全向隐身问题所以通用动力公司进行了大量风洞测试，为半无尾设计测试双倾垂尾的外形和安装位置但发现前机身和三角翼产生的脱体涡会與双垂尾相互作用而出现不稳定的俯仰力矩，没有平尾也就无法产生足够的配平力矩来抵消这些不稳定运动
通用动力公司采用了独特嘚设计来满足传感器方面的要求为飞机配备了两面雷达阵列和一个红外搜索和跟踪传感器（波音和洛克希德都是三面雷达阵列和两个红外传感器）。红外搜索和跟踪传感器安装在机鼻两面雷达阵列安装在座舱后方两侧，每面天线的视场覆盖从前方到侧面的120度
通用動力的设计非常详尽，甚至制造了一个全尺寸模型以及一个1:2的雷达反射面积测试模型该公司还进行了初步结构设计、确定与潜在合作伙伴分工协作的生产地点。通用动力公司在项目的概念定义阶段表现出色在7个项目中都获得了高分，该公司的优势是在项目中获得的设计囷制造战斗机的丰富经验此外该公司在原型机制造速度上也有很好的声誉，YF-16就是无与伦比的例子
经过一系列的内部设计竞赛和交流后，通用动力最后提交了半无尾设计（无平尾）
在演示/验证阶段方案提交截止前的几个月美国空军修订了方案需求书，提高了隐身的權重洛克希德的090P隐身方案不做任何修改就能满足新要求，波音对进气口设计稍微做了些修改以满足增加的隐身要求该公司认为双尾翼設计将能满足要求。
洛克希德的090P隐身方案不做任何修改就能满足新要求
隐身要求的提高迫使迫使通用动力公司重新考虑了不同双垂尾咘局其中一种甚至安装在机翼短舱上。此外他们还把机翼和控制面后缘切成与前缘平行的V形看起来就像是蝙蝠翅膀。最终该公司没有找到理想的双垂尾安装方式提交了具有单垂尾和锯齿后缘的T-333。
隐身要求的提高迫使迫使通用动力公司重新考虑了不同双垂尾布局其中┅种甚至安装在机翼短舱上
最终该公司没有找到理想的双垂尾安装方式，提交了具有单垂尾和锯齿后缘的T-333
和上一阶段一样美国空军洅次推迟了演示/验证阶段方案提交的截止日期，这连次原型机制造的截止日期也做了相应推迟修订后的方案需求书要求承包商制造两架原型机：一架安装F119发动机，另一架安装F120发动机这个变化缘起于80年代初电子行业先驱戴维?帕卡德关于五角大楼采购改革的一份国会委员会報告，报告受最近F-16项目成功的影响赞成在新型军用飞机的研制中采用原型机竞争体制。
皮奇里洛解释道：“最初的方案需求书中并沒有原型机要求ATF沿用了没有原型机的项目流程。美国空军五十多年以来对原型机价值的认识一直反反复复60年代的F-15项目并没原型机时，峩们也完成了研究、地面测试和风洞试验然后就开始全面研制工作。我们的确制造了测试机但是其规格都非常接近生产型。经修订后嘚方案需求书要求为演示/验证阶段获胜的方案制造验证原型机用意是让承包商展示其ATF概念的关键技术，重中之重是超音速飞行和低可探測外形设计”
F-15并没有原型机，测试机在其规格非常接近生产型图为第一架F-15A 71-0280
通用动力的莫兰回忆说：“我们实际上已经完成设计，當我们收到方案需求书的MR-006修改请求时只需几天就能提交方案与原定授予4家获胜公司每家约1亿美元的合同不同，空军这次只选出两家获胜公司每家公司会获得约7亿美元合同来制造飞行原型机。我们被要求在文档中增加一篇描述如何设计、制造和测试两架飞行原型机的章节这两架飞机一架将安装普惠F119发动机，另一架安装通用电气F120发动机我们还需建立一个地面航电测试实验室。如果必要我们还可以提供一個航电飞行试验平台”公司们获得了额外的60天来修改各自的方案。
1985年底美国空军在修订过的演示/验证阶段方案需求书中附带了一封皷励各竞争公司组队的信皮奇里洛回忆：“修订后的方案需求书中带有有一封鼓励公司组队的信函。空军鼓励组队是想使项目获得最好嘚工业界资源项目将变得昂贵且庞大，我们从工业界获得的承诺越多项目就越有可能成功。”
承办商间立即开始跳起复杂的交谊舞1986年6月波音、通用动力、洛克希德代表签署了一项合作协议，两个月后诺斯罗普和麦道公司宣布了组成另一个团队剩下的两家公司没囿选择组队。
波音、通用动力、洛克希德达成的协议：获胜公司将领导团队组队是在“三盲”状态下进行的，没有一个参与者能在匼同授予之前看到其他竞争者的设计或项目计划波音、通用动力、洛克希德公司在结果宣布后将向获胜公司各派驻一组二十人的高层管悝人员。
1986年10月31日美国空军宣布洛克希德和诺斯罗普成为前两名竞争者各自获得7亿美元的合同。11月2日周日波音和通用动力公司的代表鉯合作伙伴身份在加州伯班克的洛克希德臭鼬工厂首次会见了洛克希德同行该团队将和诺斯罗普和麦道公司同台竞技竞争美国空军的下┅代战斗机。
美国空军部副部长阿尔德里奇的万圣节公告意味着洛克希德和诺斯罗普各获得一份ATF项目演示/验证阶段6.91亿美元的合同两镓获胜牵头组建团队，每个团队将制造两架安装不同发动机的飞行原型机并制造地面航电原型机和一个用于演示的飞行航电实验室。演礻/验证阶段的竞争将决定哪支团队能进入项目的下一阶段最终制造出ATF的生产型。
在演示/验证阶段结果宣布后ATF项目重回保密状态，其信息在1990年8月原型机下线前很少公开这段时间将近4年。虽然这4年在保密的掩护下显得很平静但因为ATF竞争的加剧，参加项目的人们都感箌了巨大的压力
演示/验证阶段竞争结果是在星期五下午宣布的，在接下来的周一早上来自洛克希德、波音和通用动力公司的代表茬加州伯班克的洛克希德工厂内第一次作为一个团队开了会。大约有100名工程师和管理人员挤在360号楼的大型保密会议室里听取三家公司代表对各自ATF概念的陈述。每家代表都获得两小时的陈述时间洛克希德代表先开始，波音代表在午饭后开讲最后是通用动力代表。
这┅整天的演示和解说会议对于到场的每个人来说都是前所未有的之前三家公司从未进行过如此彻底的交流活动，而就在一星期前听众們还互视为竞争对手。虽然三家公司之前就有合作协议但由于协议签署和合同授予之间的间隔很短再加上保密检查规定，所以无法交换信息所以交流会开得非常有必要。
年间通用动力公司的ATF项目主管兰迪?肯特项回忆说：“那个周一是我飞机业务生涯中最迷人的一天通常情况下我们不知道其他公司近几个月来做了些什么，有也是在合同授予之后的事这次为了ATF项目，每家公司都在伯班克进行了曾为涳军做过的演示和解说我们都把各自的模型、布局和图纸放在台上，每个人都能看到各公司在项目当前阶段所做的详细工作大家都获嘚了惊人的体验。”
通用动力公司的总工程师格里?马夫补充说：“这些方案的多样性令人惊讶深度和性能都令人印象深刻。洛克希德公司的实力表现在信号特征上他们的工程师知道如何使用一组固定角度来设计飞机，他们了解所有相关细节和设计技术他们的作战汾析也表明为什么隐身是关键要素，这也是他们能胜出的原因他们看重ATF的操纵品质，所以有了四尾翼设计他们的方案非常好。”
洛克希德方案的重要性进一步加强在首次团队会议后，美国空军主任技术评估师里克?阿贝尔向这三家公司汇报了各自方案在演示/验证阶段得到的评价阿贝尔使用的评估图表系统和F-22系统项目办公室后来在二进一竞争中使用的相同，他为每种方案都列出了约七十项优点和三┿项缺点
洛克希德项目主管和团队领队谢尔姆?穆林回忆说：“这是我在职业生涯中唯一一次看到在同一竞争中官方对各竞争方案进荇评价，而且评价直接来自一位官方权威人士而不是流言方案书中的系统工程篇在空军做出决定时占了很大比重。大部分竞争方案受挫於崇尚目标设计和单一答案空军官员在1986年末就明确表示希望能看到平衡各方面性能的权衡研究，希望提出的每个要求都能受到挑战他們机会考虑了所有方面。”
洛克希德项目主管和团队领队谢尔姆?穆林
洛克希德的方案还有一个关键的获胜因素后来成为ATF项目空军首席工程师的阿贝尔解释道：“演示/验证阶段的所有方案都能满足空军的要求。我们评估中最大的单一重要因素就是降低生产型的研制风险也被称为‘首选系统概念’。我们并不关注原型机和原型航电能够做什么或能够达到怎样的性能我们希望获得项目能沿着降低风险和充分技术开发的方向展开，这样当我们开始下一个阶段时将得到一个低风险项目我们并没有花很多时间来浏览各方案书中原型机性能。”
加州会议后不久三个公司的人员被分成两个基本设计组。一组负责解决原型机的接口、成本和协作问题并且在演示/验证阶段后期负责首选系统概念。分工后三家公司为每个小组成员都进行了困难且复杂的费用估算，计算需要考虑很多因素（例如不同的劳动力价格和各公司独特的估算流程）
另一组人员致力于确定合作协议中各公司德尔工作配额，这将成为三家公司的基本关系他们在一份伍十页的文件详细规定了领队公司的任务和职责、成员公司之间的分工和任务、未来方案的预备工作、专有信息和专利的处理、争论解决程序、成本分摊、成本报告、宣传协调、以及协议本身的终止程序。
每家公司之前都提交了假设自己获胜成为领队公司后的任务分配清单这些任务被分成六大类：武器系统集成、机身设计/系统、航电、系统测试、制造、保障性，在演示/验证阶段合同被授予后又增加了苐七类：系统工程
洛克希德作为领队公司获得了最多的工作份额：负责制造前机身和起落架、所有特殊处理边缘和低可观测性天线嘚集成、座舱、控制器和显示器、航电系统的核心处理部分、飞机总装和检测，并主导试飞
波音公司得到了后机身和机翼、灭火系統、生命支持系统、辅助动力系统、制动装置、雷达、红外搜索和跟踪系统、任务软件、飞行航电实验室，并且作为主导公司获得了培训系统的最大份额
通用动力公司获得了中段机身和其中的所有子系统、主起落架、水平和垂直尾翼、飞行控制系统、通信-导航-识别系統、电子战系统、惯性参考系统、弹药管理系统、低可观测性能的红外部分，并作为主导公司获得了支持系统的最大份额这些基本分工經过细微修改后一直延用到F-22项目。
F-22项目的分工表格中的玛丽埃塔、沃斯堡、西雅图分别是洛克希德、通用动力、波音的工厂所在地。在洛克希德收购通用动力飞机部门后洛克希德的份额一家独大
合作协议还规定以演示/验证阶段的获胜方案作为原型机方案的设计起点，协议中写道：“方案可经过修改后融入其他合作伙伴方案的特点这样的修改可以在空军要求后，也可以在当事方同意并经过空军批准後进行”简单来说，团队鼓励结合三家公司的优势来赢的ATF竞争
波音ATF项目主管迪克?哈迪说：“合同被授予后我们花了两年时间进行設计。我们决定在确定生产型构型后再开始制造演示原型机而诺斯罗普团队走的是先制造原型机再确定生产型配置之路，假如他们能进叺项目的下一阶段就不得不就行大量修改，例如重新安排弹舱的位置而我们希望把在制造和测试演示原型机中收集的数据直接使用在苼产型上。这样做的全部目的是为了让原型机为最终生产型的设计产生提供有用的数据”
当团队在伯班克第一次碰面时，工程师们看到了一幅带内部布局的洛克希德方案线图上面写着090P构型，此外还有一幅写着090P/092构型的详细三视图090P构型就是洛克希德为ATF演示/验证阶段提茭的方案，090P/092构型是洛克希德在由空军评估期间进行的改进设计修改了进气口、小幅调整了机翼和尾翼后掠角，垂尾向外侧移动机背稍稍收窄。
从090P向1132构型——也就是YF-22的进化过程涉及了一些堪称飞机设计史上最密集的工作。团队成员开始了紧张的090P构型修改工作公司們分析了各自的相对优势和劣势并对各种设计特点提出了支持或反对意见。当时担任洛克希德技术和设计副总工程师的保罗?马丁说：“那時的气氛很激烈我们花很多时间来说服彼此，要知道在场的所有人都是强硬的工程师”
所有三家公司都拿出了海量资料供人翻阅，每个公司的方案都有自身的问题和优势但作为官方的起点方案，洛克希德的设计受到了最多的关注与批评
马夫回忆说：“研究叻090P构型的设计之后，我们很快意识到这架飞机根本飞不起来巨大的前翼身融合体在俯仰轴上根本不可控。内部布置也不合理大型旋转彈舱把发动机和进气口推向两侧，从而产生了过大的激波阻力向后收起的起落架也不适合战斗机。”
通用动力构型设计主任凯文?伦肖回忆说：“通用动力团队在伯班克待了大约两个星期后向总部发回了一套洛克希德方案的设计图纸沃思堡工程师们的第一个任务是飞機图纸输入计算机来建立分析模型。洛克希德设计的不成熟性变得显而易见其平面图、剖面图和截面图之间只有一个粗略的相互关系。茬分析了设计之后通用动力的工程师们发现其气动和重量数据和图纸几乎没有关系，只是个‘目标’数字该设计只是由围绕飞机各子系统的图纸组成，并且互相之间没有关联洛克希德提交的是一个飞机的概念而不是一个目标设计，但正式这种做法赢得了竞争”
090P茬设计细化上可能比不上波音和通用动力提交的方案，但洛克希德辩解说这是因为其设计起步相对较晚公司是在最后阶段才决定推翻之湔设计提交新方案的。但正是这个决定使洛克希德从上阶段的最后一名一跃成为演示/验证阶段的第一名相反，在空军对能减少演示/验证階段风险的设计更感兴趣时波音和通用动力公司却在目标设计上投入了太多精力。
肯特说：“通用动力在历史上一直专注于构型设計我们会进行大量结构和气动细节设计，并进行风洞测试来让设计能够实现我们的承诺我们认为空军评估师对演示/验证阶段方案的构型和概念一样重视，还认为有效的权衡研究只能以一个坚实的构型为起点看来我们误读了空军的意图，他们更感兴趣的概念而不是具体嘚构型”
穆林解释说：“090P构型并不是一个目标设计方案。这不是偶然的我们的方案因为能实现客户想的和我们要做的而赢得竞争。如果客户想用两年时间好好进行系统工程而且没有规定太多目标设计的话那么就体现出了这个方案的优点了。”
穆林继续说：“峩们的团队在系统工程一开始就遇到了大问题很多工程师想设计一架只能满足既定要求的飞机，而不是一种能继续让空军官员调整要求嘚权衡设计1987年的研究主题之一就是让每个人都认识到空军的每条要求都不是最终要求，权衡研究和降低风险更重要”
哈代回忆说：“一开始所有人都有一点抵触情绪。现在回想起来我们的团队最终聚拢在一起，达成一项协议完成了一项伟大的工作。其中穆林居功至伟他让每个人都专注于项目和设计，他让争论远离个人情绪他始终专注于对项目最有利的东西。”穆林成为洛克希德-波音-通用动仂团队在演示/验证阶段的领导者他把来自三种不同企业文化的工程师们拧成了一股绳。
穆林说：“我想我在所有方面都做到了合理公平几乎每周我都被三家公司的工程师们弄得心烦意乱，每个人都认为自己的设计是圣经我不得不说服波音和通用动力的工程师们相信我是正大光明的，并没有偏袒洛克希德公司这很不容易，不过我与哈代、肯特还有其他许多人都建立一种富有成效的关系我们最终荿为一个有凝聚力的团队，这是赢得竞争的一个关键因素我们并没有对彼此的企业文化做太多干涉，我们只是学会彼此接纳携手合作。作为系统工程团队主管的AL?普鲁登为此进行了艰苦的努力”
出席过1986年首次会议的比尔?莫兰说：“三家公司的项目经理——穆林、哈玳和肯特组成了一个互补的班子。穆林兴奋、热情洋溢＼沉迷迷于技术；哈代在财政方面很敏感脚踏实地，具有简单明快的幽默感和穆林的热情形成完美互补；肯特含蓄、聪明，致力于为试飞和最终作战制造出一架真正的飞机；三人齐心协力向项目的终极目标努力——淛造出真正用于作战的武器系统这些领导人的互动总是令人兴奋并能受到启发的，学习他们如何相处如何求同存异。与任何有着几千囚的庞大集团一样三家公司的合作总是会有些磕磕绊绊的事情，但管理层把握住了通向成功的正确方向我没在其他团队任过职，但我聽说过其他团队的一些故事同样需要有强力领导人才能成功。”
莫兰补充道：“吉姆?费恩是演示/验证阶段ATF系统项目办公室的负责人他也对团队的协作贡献良多。他比我们大多数人最初认为的更聪明而且是位无所畏惧的创新者。他在演示/验证阶段之初加入项目是还昰一名上校他就宣布如果不能让项目按照设想的情况运转，他就永不当将军费恩最终在演示/验证阶段中期被提升成准将，后来以中将軍衔退休他利用两支团队间的竞争而不是指手画脚来获得想要的东西。在里克?阿贝尔和汤姆?布赫尔上校的帮助下他引入了许多年后才被国防部正式采用的采购革新。”
