Les préparatifs du premier vol captif , prévu pour le 10 mars 1959 au matin, commencèrent la veille au soir par la mise en place du X-15 sous l'aile du NB-52, et furent poursuivi jus-qu'au petit matin, à l'écart des journalistes et dans une certaine excitation. Les équipages, A Scott Crossfield, revêtu de la combinaison pressurisée MC-2, pour le X-15, et Charles C. Bock Jr, John E. Allavie (tous deux capitaines de l’USAF), William Berkowitz (opérateur de largage et ingénieur navigant chez North American) ainsi qu'un mécanicien navigant, pour le NB-52A, rejoignirent leurs montures respectives vers 7h.

Au même moment, trois autres pilotes s'installaient à bord d’avions d'accompagnement. Le Capitaine Robert M. White, chef-pilote d’essais du X-15 pour l'Air Force, dans un F-104, Alvin S. White, doublure de Crossfield et le Cne James W. Wood (USAF) chacun dans un F-100 biplace, avec un opérateur de prises de vues en place arrière. A 9h20, l'énorme "Stratofortress" s'ébranla et gagna le taxiway tandis que les deux F-100 décollaient. Quelques minutes plus tard, après un rapide point fixe, le NB-52A s'envola sans le moindre effort apparent, malgré le X-15 suspendu sous son aile droite. Enfin, le F-104 de Bob White décolla à son tour, post-combustion allumée, et rejoignit le bombardier qui grimpait vers son altitude de croisière, à 11 600 m.

La mission "l-C-1" (l pour l'exemplaire du X-15 utilisé, C pour Captif et 1 pour le numéro du vol de la combinaison NB-52/X-15). la première mission du projet X-15, commençait. Ingrate mais importante. Ingrate parce que Crossfield n'aurait pas à piloter mais à vérifier, ligne après ligne, les soixante pages d'une liste d'opérations à vérifier. Importante aussi, parce que ce travail conditionnait la poursuite du programme d'essais en vol.

Tout se déroulait normalement, à la satisfaction générale. L'association NB-52/X-15 ne présentait aucun problème de stabilité ; les différents systèmes fonctionnaient correctement et les plus optimistes n'étaient pas loin de penser qu'il aurait été possible de procéder d'emblée au premier vol libre ! Malheureusement, après un début normal, la mission "1-C-1" rencontra une série d'incidents. Le premier, mineur, vint du SAS qui, volontairement réglé à la sensibilité maximale sur les trois axes, engendra des vibrations sensibles.

Prudemment, Crossfield diminua la sensibilité du système. L'analyse révéla qu'il fallait réimplanter les gyroscopes plus près du centre de gravité de l'avion. Le deuxième problème affecta la radio du X-15. Au fil des minutes, des parasites de plus en plus sévères altéraient les messages radio transmis par Crossfield au point que Chuck Bock, pilote de l'avion-mère, décida d'interrompre la mission, au bout d'une heure et demie.

Le bombardier commençait sa descente quand soudain, la radio défaillante du X-15 cracha encore quelques mots audibles qui firent bondir les contrôleurs au sol : "Fumée dans le cockpit..." signalait Crossfield d'une voix calme et neutre. Il aurait pu ajouter qu'un voyant signalait une élévation anormale de la température dans le compartiment des APU.

Fumée plus surchauffe ; un incendie s'était déclaré à bord du X-15 accroché sous les réservoirs du B-52.

"Si tu dois me lâcher, donne moi le signal Chuck !" lança Scott à l'adresse du pilote de la "Stratofortress" mais ce message, brouillé par les parasites, ne parvint pas à son destinataire. Chuck Bock poursuivait sa descente vers Edwards rassuré par Berkowitz et les pilotes d'accompagnement qui ne décelaient aucun signe visible d'incendie. Dans l'intervalle, Crossfield résolut l'énigme de la fumée en devinant que les APU étaient en cause :

l'un des générateurs avait brûlé et la fumée s'était propagée jusqu'au poste d'équipage par le système de conditionnement d'air. Scott avait donc coupé les APU et la fumée s'était dissipée. Quelques heures après l'atterrissage, le personnel de North American démonta les APU. Le boîtier de l'un d'eux était fissuré ; à l'intérieur, une vingtaine d'ailettes de turbine manquaient. L'enquête mît en cause un simple roulement à billes mal monté.

Le deuxième vol captif (mission 1-C-2), prévu pour le 24 mars, n'intervint finalement que le 1er avril. Il devait principalement valider le processus de vidange rapide des réservoirs de combustible et de comburant (de l'eau colorée serait utilisée en lieu et place des propergols). Cette opération donna toute satisfaction mais la mission fut une nouvelle fois handicapée par des problèmes de communications radio et à un moindre niveau, par le fonctionnement capricieux des APU.

A 8h23. le 10 avril 1959. la " Stratofortress " s'élança sur la piste d'Edwards, donnant le coup d'envoi au vol " 1-C-3 ", initialement non planifié, et destiné à qualifier, avant le premier vol libre, les sous-systèmes (radio et APU) mis en défaut lors des missions précédentes. Ce fut un coup pour rien car l'APU n° 2 refusa de fonctionner tandis que la radio restait un "foutu machin" selon les mots de Charles H. Feitz. ingénieur chef du projet X-15 chez North American. A 9h44, lorsque le NB-52A posa les roues sur la piste d'Edwards, chacun savait qu'une mission "1-C-4" pouvait être préparée.

Elle eut lieu le 21 rnai. Entre-temps, North Arnerican avait produit un travail de titan, en appliquant aux deux premiers X-15 livrés pas moins de 280 modifications consécutives aux essais entrepris depuis octobre 1958. La plupart concernaient bien évidemment les APU et la radio mais aussi d'autres équipements comme le SAS. Fut aussi renforcée la structure interne de la dérive dorsale où des nervures s'étaient détachées de leurs semelles par suite de vibrations trop importantes au voisinage de l'échancrure pratiquée dans le bord de fuite de l'aile du NB-52. Cet effort de plus d'un mois porta ses fruits. Le quatrième vol captif du X-15 se déroula sans le moindre incident notable. Aucun obstacle ne s'opposait plus à la réalisation du premier vol libre.