Армстронга в члены объединенной «группы пилотов-консультантов» ВВС и NASA для работы по проекту Dyna-Soar. Несмотря на то что проект аппарата Dyna-Soar в итоге усложнился в угоду военно-воздушным силам, которые желали получить практически действующий аппарат, исходно перед проектом ставились научные цели. Он должен был продемонстрировать возможность управляемого спуска с использованием аэродинамической подъемной силы – это означало, что у входящего с орбиты в атмосферу Земли аппарата будет достаточно возможности для бокового маневра, чтобы достичь определенных взлетно-посадочных полос, где он может совершить посадку, как впоследствии стали делать многоразовые корабли, разработанные по программе Space Shuttle. Управляемый спуск за счет подъемной силы давал ту гибкость, которой отчаянно не хватало баллистическим капсулам, имеющим геометрию затупленного тела. Поскольку создание Dyna-Soar требовало резких и значительных технологических прорывов сразу во множестве областей, этот проект стал наиболее важной точкой сосредоточения для широкого спектра ориентированных на будущее исследований в аэрокосмической области.
Хотя инженеры NASA в центре имени Драйдена рассматривали возможность воздушного старта Х-20 с самолета-носителя типа В-52 или В-70, NASA и ВВС пришли к решению доставлять космический планер на орбиту при помощи ракеты-носителя Titan III. В связи с этим возникла проблема, как же спасать Х-20 и его экипаж в случае какой-либо аварии, например пожара или отказа носителя, что могло случиться и на стартовой позиции. (Такой кошмарный сценарий чуть было не реализовался в программе Gemini, когда в декабре 1965 года Уолли Ширра, командир Gemini VI-A, опасно приблизился к необходимости дернуть за кольцо катапультирования, установленное между ног пилота, чтобы «выстрелить» собой и своим товарищем-астронавтом Томом Стаффордом вверх и прочь от их ракеты Titan.) Поскольку Dyna-Soar был крылатым аппаратом, приспособленным к настоящему полету, пилот Х-20 после отстрела от ракеты-носителя Titan, возможно, мог бы благополучно вывести его на взлетно-посадочную полосу и приземлить.
Армстронг задумал способ проверить концепцию системы аварийного спасения. Для Dyna-Soar планировалась маленькая ракетная ступень, которая могла в случае необходимости поднять Х-20 на несколько сотен метров в воздух, и Армстронг решил, что «может быть, мы способны воспроизвести этот сценарий. Поэтому я предпринял шаги к тому, чтобы убедиться, что мы действительно можем провести такие испытания и найти необходимый для этого самолет».
Военно-морской флот отказался от производства F5D Skylancer, экспериментального истребителя, построенного компанией Douglas. Только четыре таких самолета были построены, и два образца-прототипа передали NASA в конце 1960 года. Армстронг летал на одном из F5D 26 сентября 1960 года во время своего визита в Научно-исследовательский центр имени Эймса. Нил сразу же понял, что F5D довольно хорошо подходил для изучения процедуры аварийного спасения Dyna-Soar, поскольку его планер имел очень сходную форму с той, что и у вытянутого дельта-видного
