X-15 附在其 B-52 母舰上，附近有一架T-38飞行
1960年4月13日美国空军的罗伯特·怀特少校是美国空军第一位驾驶X-15的试飞员。由波音NB-52A Stratofortress（序列号52-003），它是三架X-15高超音速研究飞机中的第一架，编号56-6670，于0915空投于罗莎蒙德干湖上空。
怀特少校点燃了两台Reaction Motors XLR-11火箭发动机，燃烧时间为4分13.7秒，X-15加速至1.9马赫（1,254英里/小时/2,018 公里/小时）并达到48,000英尺（14,630 米） ）。
这两个数字都略低于计划的2.0马赫（1,320 英里/小时/2,124公里/小时）和50,000英尺（15,240 米）。8分52.7秒后，鲍勃怀特和X-15降落在爱德华兹空军基地。
在接下来的32个月里，鲍勃·怀特驾驶X-15进行了16次飞行。他是第一位飞行速度超过4、5和6马赫的飞行员。他以6.04马赫、4,093英里/小时（6,587 公里/小时）和314,750英尺（95,936 米）的速度飞行，创造了国际航空联合会(FAI ) ) 海拔82,190米（269,652英尺）的记录。
X-15与投掷飞机拉开
北美X-15是一种高超音速 火箭动力飞机。它由美国空军和美国国家航空航天局研制，是X-plane系列实验飞机的一部分。X-15在1960年代创造了速度和高度记录，到达外层空间边缘并返回用于飞机和航天器设计的宝贵数据。创下了载人动力飞机有史以来最高速度的官方世界纪录，该纪录至今未破。在X-15计划期间，12名飞行员共进行了199次飞行。
X-15 的驾驶舱
其中，8名飞行员共进行了13次飞行，飞行高度超过50英里（80 公里），符合空军航天标准，因此这些飞行员有资格成为宇航员。空军飞行员立即获得了军用宇航员的资格，而民用飞行员最终在2005年才获得， 即X-15上一次飞行35年后。
X-15 点燃火箭发动机后
早期的火箭动力X飞机（例如贝尔X-1）在爱德华兹空军基地上空飞行，但X-15需要更高的空间来进行速度和高度飞行。所以，B-52运载飞机在内华达州北部上空约45,000英尺处释放了X-15，其机头指向西南朝向其在爱德华兹干湖床上的着陆点。沿X-15飞行路线建立了两个无线电中继站和六个干湖床紧急着陆点。
在高速飞行和地球大气层再入期间，X-15压缩了它前面的空气，在其机头和机翼前缘产生高达 1300 华氏度（约704℃）的温度。火箭飞机的设计者选择了一种“热结构”方法来保护它免受空气动力加热。由耐热镍铬合金Inconel X制成的外壳覆盖了铝和旋转玻璃的内层，而内层又覆盖了带有几个Inconel X部件的钛结构。热量导致皮肤和结构膨胀、翘曲和弯曲，但当它们冷却时它们会恢复到原来的形状。X-15驾驶舱温度可能达到华氏150度(约65.5℃)，但飞行员通常穿着压力服保持凉爽。
X-15 尾部与 XLR-99
NASA的水星计划于1958年10月6日正式开始，它选择了一种不同的空气动力热管理方法：烧蚀隔热罩（即在重返大气层时烧焦并脱落，带走热量的隔热罩）。随着有人驾驶的水星太空舱飞行开始（1961年5月5日）和约翰·肯尼迪总统将美国宇航局送上月球（1961年5月25日），公众的注意力从X-15和爱德华兹空军基地转移到水星、阿波罗、和佛罗里达州卡纳维拉尔角。然而，X-15研究飞机继续飞行，将高超音速包线远远超过了最初的设计极限。
在同一时期，美国宇航局内部的一些人计划了地球轨道空间站。在肯尼迪发表月球演讲之前，空间站被视为实现载人月球和行星任务的必要第一步。在月球演讲之后，空间站的支持者希望，一旦肯尼迪出于政治动机的登月目标实现，有人驾驶的太空飞行可以通过重新回到空间站开发来恢复其“正确”的航向。一个站将作为探索空间条件影响的实验室和行星际航行的起点。空间站支持者设想，用于后勤补给和机组轮换的可重复使用航天器将使空间站的运营成本降低。
1966 年 11 月，美国宇航局爱德华兹空军基地飞行研究中心的工程师詹姆斯·洛夫和威廉·杨完成了一份简短的报告，他们在报告中指出，用于可重复使用的轨道航天器的可重复使用的亚轨道助推器将承受压力、加热速率和加速度与X-15所经历的非常相似。他们承认，满载17吨燃料的X-15的重量可能仅为典型可重复使用助推器的五十分之一。尽管如此，他们仍然坚持认为X-15的经验包含适用于可重复使用助推器计划的经验教训。
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