作为上世纪九十年代声势浩大的ATF（Advanced Tactic Fighter 先进战术战斗机）计划的最终胜利者。YF-22以及基于该机发展而来的F-22成为了公众认知中最标准的第四代（后划分为第五代）战斗机形象。而且由F-22确立的一系列性能规格也成为后来者重要的参照对象。
而与此同时，在计划最终阶段与其竞争最终胜利者宝座的YF-23也因为其充满科幻感的外形与神秘的性能参数成为大众津津乐道的话题。可以说，在这场A+得分与A得分之间的竞争中，YF-23本就是第四代战斗机的另一种可能性。
新时代的新需求
新时代的新需求
追溯ATF计划的起源，毫无疑问是美国战术空军司令部（Tactical Air Commad TAC）在1969年至1970年间进行的《美国空军战术武力1985》（US Air Force Tactical Forces 1985)研究。而“先进战术战斗机（Advanced Tactic Fighter ATF）”这一名词最初出现则是在1971年发布的《战术空军司令部作战概念》（TAC Concept of Operation CONOPS）中。
虽然ATF计划的最终成果F-22是典型的空优战斗机，不过最初相关研究却是围绕空中阻断任务（Air Interdiction）展开，旨在探讨在80年代中后期后替代F-111、F-105以及F-4这些执行遮断打击任务的机型。同期已经进入全尺寸发展阶段的F-15战斗机项目完全能满足将来一段时间内的空对空任务需求。而近距离空中支援（Close Air Support CAS）任务有试验攻击机（Attack Experimental A-X）计划。相比之下，F-105乃至更新的F-111之类的遮断打击机型在二十世纪80年代中后期作战环境下的生存性却非常存疑。因此此时的ATF研究自然围绕遮断打击机型展开。
围绕遮断打击任务需求，美军在1974年提出了《目标捕获与武器投放（Target Acquisition and Weapon Delivery TAWD）》研究和《空对地先进战斗机（Air-to-Ground Advanced Fighter ATGAF）》研究。这一阶段描述想定中的先进战斗机时还使用了诸如“先进打击飞机（Advanced Strike Aircraft）”、“FB-X”之类的称呼。显然重点突出的是其对地打击能力。而这一时期进行的新一代战斗机概念研究都未考虑空优能力、也不考虑隐形需求。反而强调以高速、机动性以及电子对抗等手段以获得必需的生存性。不过作战环境的变化显然超出了美国空军的预计。
在1973年的第四次中东战争中，以2K12防空导弹系统（北约代号SA-6）为代表的新型苏式防空系统给以色列空军造成惨痛损失。短短18天里，硬闯中东联军防空网的以色列空军被击落超过100架各型战机。
考虑到以色列空军无论装备还是飞行员训练都和美军高度相似。这一现实证明新威胁环境下，单纯依靠低空高速地貌飞行战术以及电子压制系统已经很难保证对地打击机型的生存性。
第四次中东战争中，以色列空军在短短18天里被阿拉伯部队的防空导弹以及防空炮系统击落了超过100架飞机。2K12导弹系统也一战成名
显著恶化的战场环境促使美国空军开始寻求各种更先进的手段来提高相关机型的生存性。因此1975年的《先进战术战机技术评估与整合（Advanced Tactic Fighter Technology Evaluation and Integration）》研究中，美国空军首次将减少信号特征作为一个重要概念加入的研究项目之中。
而到相关计划在1975年正式发出研究合约时，相关计划已正式改名《空对面技术评估与整合（Air-to-Surface Technology Evaluation and Integration ATS）》。波音、格鲁曼与麦道分别获得一份价值70万美元的研究合同。而竞标失败的通用动力、诺斯罗普与洛克威尔也被空军允许以自费形式参与。这6家参与者在1977年11月向空军提交了ATS研究的结论：
- 高高度（15000米至20000米高度）、超音速（1.6至2.2马赫）与电子对抗系统是穿透250海里最后目标区时确保生存性必不可少的能力；
- 必须发展新型空对地武器来发挥先进机型的全部潜力；
- 隐形技术具有相当价值；
- 与隐形技术与高速飞行能力配套，需要采用内置或保形的武器舱；
- 复合材料的应用预期能有效减低重量与成本；
- 包含合成孔径雷达、移动目标指示等功能的先进航电系统是在复杂条件下进行作战任务不可或缺的部分。且为满足单人操作要求，座舱必须采用整合显示系统。
除了明确了机体材料以及航电系统的未来发展方向。ATS研究结论首次在相关研究中明确了对信号缩减（signature reduction）与长距离超音速飞行能力的重视。通过减少遮断打击机型的信号特征以及1.6至2.2马赫级的超音速飞行能力来穿透日趋严密的防空导弹网。
在ATS研究阶段，对于超音速飞行的要求是能以1.6至2.2马赫的超音速冲刺500到600海里（即926到1200公里）距离。而在1976年航空系统部设计分析委员会（ASD/XRH）主办的超音速巡航公共论坛（Conference of the Utility of Supersonic Cruise）中，除了首次明确了超音速巡航（Supersonic Cruise）或者说超级巡航（Supercruise）的概念，更是正式总结了下一代战机的超音速巡航能力需求。不开加力进行超音速巡航的能力成为美国空军内部对于下一代战机设计要求的普遍意见。
诺斯罗普针对ATS相关研究需求提出的N-337-200设计方案。相关设计方案又被诺斯罗普称为超级巡航战斗机（Supercruise Fighter）
新威胁下的研究转向
新威胁下的研究转向
当各个竞标商完成了初步的概念探讨，正在进行详细的方案设计时，来自侦察卫星的情报给相关研究带来了重大转变。
1977年底和1978年初，美国的侦察卫星在茹科夫斯基（Zhukovsky）的罗曼斯科耶（Ramenskoye）试验场发现了两架临时代号分别为Ram-L与Ram-K的新飞机。
左为Ram-L，右为Ram-K
稍后确认Ram-L是MiG-29的原型机901，而Ram-K则是Su-27的原型机的T-10。而1978年，苏联又在公开宣传中表示已经在一种MiG-25先进衍生型（即MiG-31）的基础上完成了雷达系统下视下射能力试验。理论上具备在6000米高度拦截60米低空飞行目标的能力。
MiG-31拥有的下视下射能力预期会普及到苏联新型战机上。而情报单位以当时掌握的少量资料判断，MiG-29和Su-27的性能应该可以达到F/A-18和F-15水平。一旦这些新型战机大量投入现役，除了具备下视下射能力战斗机的普及将会严重威胁依赖低空穿透战术的北约阻绝打击战机外，还会导致北约空军将会无法以质量优势抵消华约组织的数量优势。
一系列迹象的表明苏联可能已经具备研发制造性能接近F-15水平战斗机的能力，这导致20世纪70年代初期预计的F-15足以应付当时可预见的任何未来空战威胁这一判断可能不再准确。美国空军认为需要一种真正的“新时代”战斗机才能在20世纪90年代之后继续保有技术优势。因此，和ATF相关的研究计划在1979年进行了重组，空对空任务被纳入需求。
而在1979年ATF相关研究改组后，空军飞行动力实验室（Air Force Flight Dynamics Laboratory）平行开启了《战术飞机技术选择（Tactical Fighter Technology Alternative，TAFTA）》与《1995年战斗机研究（1995 Fighter Study）》。其中TAFTA研究旨在探讨机体设计与武器系统间的兼容性以及如何降低战斗机对固定基地与跑道长度的依赖。而《1995年战斗机研究》的重点则是在考虑空对空任务的发展，探讨可能的空对空先进战斗机概念。
承包《1995年战斗机研究》的通用动力公司研究人员指出，根据越战的数据统计，美军空军有一半的击落敌机案例都是在敌方未发现己方前就发起攻击。而被击落飞行员中超过80%则是在遭受攻击前都未意识到对方存在。两次世界大战与朝鲜战争的王牌飞行员空战经验也表明，通过太阳以及其他敌方盲区发起攻击是获胜的关键。研究人员因此指出，飞行员在空战中始终利用着“隐身”的战术原则。
利用敌方盲区先敌发起攻击是获得空战胜利的一个关键。
当然，获得有利态势依赖飞行员素质与实际交战条件，而相关研究结论指出隐身将是未来获取空中优势的一项主要因素。隐身技术或者说“低可探测性（Low Observables）”技术能让己方在空战中更容易取得先敌发现，先敌开火的机会。有望打破与苏军新一代战斗机间的均势，让美军继续保有空中优势。
ATF的RFI概念探索
ATF的RFI概念探索
按照美军规定的大型武器系统研发流程，武器系统的研发计划需要通过里程碑0的审定方案研究，正式进入概念探索与定义（Concept Exploration and Definition CE/D）的阶段0才算正式启动研发流程。
美军大型装备的研发流程。进入每一阶段都需要国防部国防系统采购和评估委员会（DSARC）的审核。
为了进行里程碑0决策，美国空军除了需要探讨战机设计与技术需求外，还需要重新执行任务分析并提交任务元素需求报告。因此美国空军分别启动了针对空对地任务的“先进战术攻击系统任务分析（Advanced Tactical Attack System Mission Analysis，ATASMA）”与针对空对空任务的“先进制空战斗任务分析（Advanced Counterair Engagement Mission Analysis，ACEMA）”。
两项任务分析旨在研究制定任务元素需求报告必须回答的问题：
- 将要发展哪类战机
- 什么是支配1995年作战环境所需要的能力
- 那些技术可以支持这些目标的达成
- 费用可承受性如何
为了回答这些问题，ATASMA与ACEMA分别围绕不同侧重点进行研究。其中ATASMA的关键议题集中在：
- 战机生存性。包括穿透飞行的速度、高度、可观测性与电子对抗能力
- 武器系统致命性。特别强调夜间与恶劣天气条件下搜索捕获目标的能力。
- 任务出动能力。包括起降跑道长度、后期要求以及在简易乃至受损基地进行起降的能力。
除了继承自ATAS项目关于生存性和武器系统的研究，ATASMA研究中特别关照了新战机的出动能力。短距离起降能力在这一时期依旧列在了ATF的需求中。新战机对跑道长度需求如果能降到600米，那么即使遭遇到设定条件中最严重的情况，战机出勤率依旧能维持在正常水平的60%左右。而考虑到北约相当依赖以制空权来抵消华约地面部队优势，如果华约选择在能严重妨碍空中力量作战的条件发难，将会造成严重后果。因此夜间、恶劣天气条件下的飞行、目标捕获与武器投放能力对于新一代战机而言是关键需求之一。
对于机场随时可能遭到攻击的情况，短距起降能力能够最大限度维持战机的出勤率。
而同步展开的ACEMA研究则以中欧与北美的作战环境为基础，评估了几种飞机和导弹组合的成本效益。而从中得出的结论则是：同时具备超音速巡航能力与独立截击能力的机型能显著提升任务效率。
因为不用打开加力的超音速巡航能兼顾航程与速度的需求，能让战机在最短时间内抵达拦截任务点并仍然保有足够的作战半径。而完善的雷达电子系统带来的独立拦截能力除了能大幅减少在偏远地区建设警戒系统的需求，还能大幅提高战斗机作战的主动性。
M综合ATASMA和ACEMA两项研究成果，空军参谋部在1980年7月起草了两份ATF计划的任务元素需求报告（MENS）。两份报告分别是针对空对地需求的《先进战术攻击飞机（Advanced Tactical Strike Fighter，ATSF）》与针对空对空需求的《先进空中优势战机（Advanced Air Superiority Fighter，AASF）》。显然空军试图在阶段0让两种要求的机型平行进行概念探索。
1980年到1981的初期审核完成后，两份任务元素需求报告被整合为同时覆盖空对空和空对地任务需求的《先进有人驾驶战术飞机（Advanced Manned Tactical Aircraft，AMTA）》任务元素需求报告替代。而经过修订后，AMTA MENS改称为《新战机（New Fighter Aircraft，NFA）》任务元素需求报告，于1981年6月由空军参谋部发布，并送交国防部长办公室（OSD）审核。最终版本的任务元素需求报告提出的新战机任务范围包括战略防空、制空、近距离空中支援与遮断打击
而为了满足应对1990至2010年空对空与空对地任务需求，ATF计划的新战机应同时具备：
- 无论任何环境条件，均能在敌机攻击己方空地目标前先行进行摧毁；
- 在任何环境下，搜索、侦测、追踪、识别与摧毁敌方地面目标；
- 同时追踪与接战多个目标；
- 全球反应能力；
- 在受损跑道或设施不完整基地运作的能力；
- 高出勤率，同时降低人力与后备零部件需求；
- 凭借新兴技术强化生存性；
而除了任务元素需求报告外，正式进入阶段0概念探索与定义阶段还需要制定信息征求书（Request for Information，RFI）。按照一般传统，RFI是由军方制定一系列包括操作环境、任务形态、性能特性、预定服役时间与成本等基本需求，并由厂商据此提交可行的概念设计。厂商可以在设定的基本需求条件下自由发挥，不过军方在此阶段并不会提供任何经费，参与厂商需要自行承担开销。虽然没有直接经济收益，不过参与RFI制定能展现厂商自身实力，并与军方和同行深入交流未来构想，因此对业界有相当大的吸引力。由于国会拒接在1981财年为ATF计划拨付经费，因此航空系统部顾问小组建议利用RFI的制定在不花费政府预算的情况下，动员航空业界对ATF的概念进行深入研究。
因此航空系统部与其监督下的任务分析委员会（XRM）在1981年5月21日同时向9个厂商发出了ATF项目的RFI邀请。参与厂商包括波音（Boeing）、洛克希德（Lockhedd）、麦克唐纳道格拉斯（ McDonnell-Douglas）、诺斯罗普（Northrop）、格鲁曼（Grumman）等几乎美国所有航空业与军火业巨头。而同年6月，航空系统部所属的航空推进实验室也向通用电气（General Electric）、普拉特·惠特尼（Pratt & Whitney）以及艾利逊（Allison）等发动机产业巨头发出了ATF所用发动机的RFI邀请。
最终响应军方ATF RFI需求的有7家厂商，7家厂商在1981年11月提交了RFI中期报告，总计提供了几十种概念设计。之后在1982年5月17日至20日提交最终报告。概念设计收敛到了19种。其中12种针对空对空任务、7种针对空对地任务。
最终在RFI最终报告中，各个厂商的概念设计收敛到了19种。包括12种空对空任务设计与7种空对地任务设计
从RFI研究中不同概念设计体现了各个厂商对空军需求的不同理解。由于RFI研究本身相当自由发挥的性质，各个厂商提交的概念设计覆盖的范围非常广泛。小到起飞重量只有8吨（17700磅）的诺斯罗普“合作战机（Cooperative Fighter）”，大到起飞重量50吨以上（11350磅）全长达35米的洛克希德“战斗巡洋舰（Battle Cruiser）”。而鸭翼以及多翼面设计的构型更是占据主流，格鲁曼甚至提交了颇为激进的前掠翼方案。除了半公开的19个方案，空军飞行动力实验室也提出了一种亚音速低可探测性（Subsonic Low Observable，SLO）战斗机设计。相关设计是通用Sneaky pete方案的变形。之所以由空军飞行动力实验室提出，是因为通用动力因为隐身技术保密规定的缘故无法直接在RFI设计中提出这一设计，因此通过军方试验机构转介。
各个厂商在ATF的RFI研究中对轻型战斗机投入了相当热情，甚至有两个方案全重在18000磅以下的超轻量化设计。这显然是受到此时正在空军与国防部中活跃的“战斗机黑手党”理论影响。即部署大量廉价战斗机来替代高性能重型战斗机。不过之前就以开启的ATASMA研究结论批评了这一想法，该研究指出轻型战机支持者未顾虑很多问题：
- 轻型战机航程有限，无法覆盖所有需要进行打击的目标。
- 武器挂载能力较低。
- 由于轻型战机较弱的性能和航电设备，在欧洲战场高强度的作战中会造成更高消耗率。
- 需要部署更多数量飞机，连带会产生更高的后勤负荷与飞行员数量要求。
虽然最终投入使用的F-16A以及RFI研究中提出的各种轻型战机概念，凭借更高的载油系数设计，航程足以匹敌F-15A。不过武器挂载能力和作战性能方面确实不如高性能的重型战斗机。而F-16A/F-15A在叙利亚与MiG-23MF的一系列遭遇战也证明了F-16A这样设备相对简单的轻型机型损失率要明显高于F-15A。因此ATASMA研究结论认为，对于高强度作战任务而言，唯有高性能战斗机才有能力确保完成所有关键任务。廉价战机的数量并不足以弥补关键性能的不足。
虽说这一时期，因为红外格斗导弹的成熟，轻型战机和重型战机在格斗空战中已经进入同归于尽的局面。不过越发重要的中距离交战足以拉开设备相对简单的廉价战斗机与高性能战斗机间的差距。
而尽管隐身技术是RFI的一个重要议题，不过不同厂商对隐身技术的重视程度却有非常大差异。既有源自通用“Sneaky Pete”的SLO方案这种完全以隐身为最高优先的设计，也有几乎完全不考虑隐身性的各种高机动超音速巡航方案。
虽说大部分厂商并未进行极端化设计，而是选择在两种趋势之间进行平衡。不过单就倾向而言，各个设计显然更偏向超音速巡航以及高机动性。即使一定程度考虑隐身设计的厂商，也仅停留在进行一定修形的阶段。考虑到同期HiMAT等高机动验证机项目展现出来堪称惊人的表现，各个厂商会在超机动性方面投入如此之高的热情也不足为奇。
虽然ATF项目从1980年开始就转变为了能兼顾空对空与空对地任务的多用途战斗机计划。不过RFI的研究反映ATF的重点已经逐渐转向空对空任务需求。大部分厂商的RFI概念设计的武器挂载都采用了相近的设计，即混合携带6至12枚短中近各种射程的空空导弹，且所有厂商一致同意将机炮列为标准配置以应付导弹最小射程内空战的情况。为了降低高速巡航飞行时的阻力且兼顾削减信号特征的需求。各方都同意应该设计具备高度整合性的武器挂载形式。因此各个厂商在RFI设计中普遍设计了半埋式挂载弹药形式。部分厂商更是提出了内置弹舱设计。
而同时，大部分厂商趋向于把空对地任务的载荷量设定在6000至8000磅（2724kg至3632kg）水平。以至于战术空军司令部对此提出批评，认为这样的挂载量只是让空对空任务为主的战斗机能兼顾空对地打击任务，但是完全无法满足深入遮断打击任务需求。
空军在ATF的RTF项目中向参与厂商提出了九个议题。就最终结果而言，各个厂商显然无法完全达成共识：
- 战斗机与武器效能权衡：不同厂商战机设计理念与侧重点各不相同，完全不可能达成共识；
- 数量与质量的平衡问题：大部分厂商认为应该避免极端化设计，包括过于简化性能的廉价战机以及追求极端化高性能但只能少量部署的机型。不过诺斯罗普和洛克希德两家厂商各自分别倾向于廉价战机与超高性能战机；
- 遮断打击追求摧毁还是迟滞第二梯队兵力：没有达成任何具体结论（显然各个厂商的主要精力没在遮断打击方面）；
- 驾驶员数量：普遍的结论为空对空任务应该采用单座设计，而双座设计则适合以空对地为主要任务的机型；
- 基地层维护性：确认可以通过新技术改善战斗机在基地层的维护性。不过所有厂商一致确认，以此时技术水平，无法完全移除中间层级的维护需求；
- 低可探测性与电子干扰反制之间的平衡：没有结论；
- 机型的多任务化：所有厂商同意通用的基本设计要优于针对不同任务进行特别设计。不过部分厂商认为能以单一型号机型满足所有任务需求，另一些厂商则建议采用相同机体但是通过配备不同的航电或武器系统的衍生机型满足不同任务要求；
- 通过攻击敌方空军基地还是在空对空交战中摧毁敌机：没有任何厂商回复这一议题；
- 对于新推进系统的需求：所有厂商都同意需要发展一种新发动机，不过具体规格需求无法达成一致。
作为最终真正有拍板决定权的美国空军，航空系统司令部从总计20个概念设计中选择了四种典型设计作为之后分析的基础。而这四种典型概念较为归纳性的总结了各个厂商四个主要设计倾向：
- 数量优势战斗机（Numbers Fighter，N）：轻量化的廉价设计，通过生产数量弥补性能。原型为诺斯罗普的“合作战机”方案。
- 超音速巡航与超机动性（Supersonic Cruis and Maneuver，SCM）：强调跨音速与超音速领域的机动性与单位剩余功率（Specific Excess Power，SEP）原型为格鲁曼鸭翼+后掠翼构型设计的J719设计方案；
- 亚音速低可探测性（Subsonic Low Observable，SLO）：相比传统飞行性能，更重视低可探测性表现。原型即空军飞行动力实验室提交的SLO方案。
- 高马赫/高高度（Hi-Mach/Hi-Altitude，HI）：强调在15000米以上进行2马赫以上的高速飞行性能。原型为洛克希德的“战斗巡洋舰”方案
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ASD认为这四个典型方案中，最适合空对地的为追求隐身性能的SLO，起飞重量估计为75000磅左右（34.05吨）。最佳的空对空设计则是在SCM设计基础上进一步强化隐身性能，起飞重量估计为55000磅（24.97吨）。这一结论显示了空军更加偏好更为稳妥的设计，因此各个厂商受此影响，开始更为重视较为中庸且稳妥的设计。
彻底转向空优任务
彻底转向空优任务
在执行ATF RFI研究的1981年至1982年，美国空军开始考虑进一步提高空对空任务在ATF计划中的比重，甚至让ATF彻底转型为一型纯粹的空对空战斗机。
促使美国空军做出这些考虑是受到内外两个方面因素的共同作用。内因自然是之前ATF计划研究中，迫切需要解决的遮断打击机型替代问题有了解决方案。
1980年7月，基于F-15B改装而来的“先进战斗机性能展示机（Advanced Fighter Capability Demonstrator，AFCD）”进行了首飞。F-15 AFCD安装了兼具保形油箱与额外武器挂点功能的FAST（Fuel and Senseor Tactical）。除了具有更远航程，更是为机体带来更多的武器挂载点。
基于F-15B修改而来的F-15 AFCD。具备比标准型F-15更远的航程与更大的载荷能力。
1982年年7月，基于F-16A与F-16B改装而来的“超音速巡航与机动原型机（Supersonic Cruise and Maneuver,SCAMP）”进行了首飞，而这一机型即F-16XL。其将主翼替换为面积增大120%，且能提供更多武器挂载点以及更多内载燃油的曲箭型（Cranked Arrow）机翼。除了相当明显的飞行性能改善，F-16XL的航程和挂载能力更是比标准型F-16有了巨大提升。
F-16XL的航程和挂载能力相比F-16有了巨大提升。
这两种机型凭借其长航程与大挂载量，都有承担远程打击任务的能力（虽然F-16XL的主要研究课题并不在此）。这意味着美国空军有望以现有机型的衍生型为基础，快速获得一种新型的遮断打击机型。
美国空军甚至在F-16XL尚未首飞的1981年就宣布重启“增强战术战机（Enhanced Tactical Fighter，ETF）”计划。预计在F-15 AFCD发展而来的F-15E与F-16XL发展而来的F-16E/F中选择一型能够进行远程打击任务的机型。由于两个型号都能兼顾空对空和空对地打击能力，因此该计划后来又被称为“双重任务战斗机（Dual Role Fighter，DRF）”。
最终F-15E赢得DRF竞标，成为了F-111的继任者。
而除了能很好替代F-111任务的DRF，此时依旧高度保密的F-117A也以接近服役状态。而且就测试结果而言，F-117达到的隐身效果甚至还好于美国空军在1977年至1979年各项研究中设想的未来隐身战斗机。因此空军很快在1982年决定生产三个中队的F-117A来执行针对重点设防目标的打击任务。配合F-111的一系列升级，原本预计的遮断打击机队在20世纪80年代就会面临全面性能落后的担忧得到了大幅缓解。因此ATF继续维持空对地任务需求的必要性已经大幅降低了。
F-15E与F-117A的加入以及F-111机队本身的技术升级，都很好的解决了遮断打击机队性能将会在20世纪80年代落伍的担忧。
相比基本上得到解决的遮断打击机型汰换问题，经过一段时间情报搜集分析后，美国空军对华约方面的空中威胁有了进一步认识。除了1978年以来发现的Su-27、MiG-29以及MiG-31这些新锐机型外，更大威胁来自苏联方面空中作战系统的改进。
1980年前后，美国发现苏联除了正在研发各种新型战斗机外，同时也正在发展新一代空中警戒与管制系统（Airborne Warning and Control System，AWACS），即以IL-76为基础的A-50预警机。在预警机的指挥管制下，将会极大提升苏联新一代战斗机的作战效能。最终能达到的效果绝对是一加一大于二的。这使得苏联方面的AWACS成为一个优先级相当高的目标。
AWACS机型的加入对于华约方面的空战效能是极大的提升。图为美国国防部《苏联军力报告》中假想的A-50与MiG-29配合作战的想象图。
不过美国空军同样拥有AWACS机型，因此自然明白攻击对方AWACS机型是多么困难的任务：作为关键节点，AWACS机型势必会处于敌方重重保护下，对其发起攻击需要穿透敌方防空网，进入敌方控制空域进行作战。而且，AWACS机型本身拥有强大的探测与空域监视能力，接近该类型目标本身就相当困难。以当时的技术条件而言，传统战斗机几乎不可能完成这样的任务，隐身设计的战斗机是唯一选择。
当然，当时唯一接近服役状态的隐身战斗机只有F-117A。以F-117A的飞行性能，即使为其配备空空导弹无法胜任这种任务。因此这一阶段还在前期探讨阶段的ATF成了首选。
因为相当原始的隐身技术水平限制，F-117A完全不具备空战能力。即使为其配备空空导弹，也无法胜任攻击敌方预警机这种任务。
1982年年初制定后续研发计划所需的计划管理指令时，美国空军对ATF计划研发方向做了全新调整。虽然这一时期，ETF计划的机型被视作一种过渡解决方案，空军所属的作战需求委员会（Directorate of Operational Requirement，USAF/RDQ）依旧认为需要一种新型的远程战斗轰炸机，不过认同空对空任务必须居于优先地位。因此在计划管理指令中，明确了空中优势型ATF将在1993年达到初始作战能力，空对地新ATF则在1995年达到初始作战能力。随后该机构提出的《ATF白皮书（White Paper on ATF）》也明确表示空中优势任务将是空对地战术空中作战不可或缺的前提。
不过作为日后ATF的实际操作单位，空军战术司令部对相关研究报告依旧有异议。除了质疑RDQ的“单一机型双重任务”构想的可行性，更是对《ATF白皮书》中过早制定的空对空武器规格提出批评。8至12枚空对空导弹的携带量固然有更高作战能力，不过过高的载弹量设计会导致机体设计变大，进而影响生存性与采购单价。而为战机配备更大口径的25mm或30mm机炮在空战中的实际作战效能也未必比得上现役的20mm机炮。
除了武器配备，战术空军司令部也对RFI研究中将低空视为作战禁区的整体趋势表示了不满。部分方案试图利用高空高速性能，但是很明显忽略了目标捕获以及战术运用之类种种问题。另一方面，虽然战术空军司令部通过F-117A这样的项目了解到了隐身技术的战术价值。但是像SLO方案这种为了高度隐身性能牺牲飞行性能的设计显然无法胜任空对空作战任务。而无论高空高速方案还是依赖隐身性能的方案本质上都是在回避敌方威胁，夺取空中优势需要正面面对并摧毁敌方空中威胁。
听取战术空军司令部意见，经过几个月的修正后，修订版的计划管理指令：PMD R-Q 7036(5)/63230F在1982年8月24日发布。这份PMD确认了空对空任务将是第一优先，同时也正式把总计划名称“战术飞机技术（Combat Aircraft Technology，CAT）”正式改为“先进战术战机技术（Advanced Tactical Fighter Technologies，ATFT）”同时整个计划划分为了“先进战术战机（Advanced Tactical Fighter，ATF）”与“联合战机发动机（Joint Fighter Engine，JFE）”两个子计划。随后，ATF计划正式在1982年底启动“阶段0”概念定义阶段（Concept Definition）。
ATF的概念定义阶段
ATF的概念定义阶段
经过几个月时间征求业界意见后，航空系统司令部在1983年5月18日正式发表了55页的正式版ATF概念发展调查（CDI）提案咨询书（RFP）。而JEF的RFP也在1983年5月发给了GE、普惠和艾利逊这三家发动机厂商。ATF的战斗机与发动机发展工作将同步展开。
相比RFI研究，CDI研究已经是项目正式开启后的阶段，自然美国空军会为其提供完整经费。不过相关企业只有一个月时间考虑，并在1983年6月17日前做出回复。不过正式版本提案征询书发出后仅8天，美国空军便在5月26日修改了提案征询书。修改后的RFP大幅提高了对隐身性能的要求，明确表达了讲隐身技术全面应用于ATF计划的意愿。同时还在修订后的RFP文件中附加了低可探测性相关资料供厂商参考。截止期限则延长了3周。
之所以会不同寻常的临时修改ATF CDI的提案咨询书，原因就在于Have Blue、Tacit Blue和ATB等一系列隐身飞机项目的成功让空军对隐身技术信心大增。因此决定在下一代主力战机中导入更全面的隐身技术。
出于保密需求，此时所有隐身技术相关计划是由专门的航空系统部低可探测性委员会（ASD/XRJ）负责管理的。为此ATF的概念发展组主管得到了接触现有的隐身项目的特许。而隐身技术相关领域研究也开始考虑如何将低可探测性技术应用到高性能战斗机上，
美国空军在1983年7月8日收到了各个厂商提交的CDI提案，在经过评估与合约谈判后，与同年9月2日向波音、通用动力、格鲁曼、洛克希德、麦道、诺斯罗普与洛克威尔这7家厂商签订了CDI合约，每家获得100万美元经费用于相关研究。由于ATF的CDI研究阶段加入了此时仍属于高度机密的低可探测性技术。因此ATF的CDI研究保密层级大幅提高，各承包商还和空军签订了特别保密协议。
1983年9月14日，正式召开启动CDI研究的会议。各承包商将于同年12月进行中期报告并在1984年5月提交最终报告。各个厂商需要在ATF CDI研究中提交前期、中期与最终提案，并以现有机体改造关键技术验证机（Critical Technology Demonstrator，CTD）用于检验CDI设计方案所涉及的先进技术。
在ATF项目初期，美国空军一直希望以72架每年的生产速度，购买总计750架ATF。不过对比F-15的实际量产速度（42架每年），这一目标饱受质疑。以72架每年这样的规模估算ATF成本显然不切实际。为了平衡就此带来的成本估算争议，ATF后续研究中开始设法限定尺寸重量，从而控制整体成本飙升。因此CDI阶段开始明确限制设计概念的尺寸与重量。在RFI研究结束不久，美国空军就将ATF最大起飞重量需求限制在55000磅至60000磅（24.9吨至27.2吨）之间。
由于明确限制了重量范围，像CL-2016这种全重甚至比F-111还大10%的极端设计势必不会再出现在CDI研究阶段。
由于大幅提升了隐身技术的权重，对于此时有实际研发隐身飞机经验的洛克希德与诺斯罗普而言无疑是一项相当有利因素。
在RFI阶段试图复刻YF-12战斗机的洛克希德，在进入有明确机体重量限制和隐身性能要求的CID阶段后立刻放弃了原有思路。其在RFI设计阶段提交的初步设计方案明显是基于Have Blue和F-117设计的变形，试图在F-117隐身性基础上融入空优战机需要的飞行性能。
洛克希德的ATF CDI方案从外观而言就是F-117设计拉长的结果，乃至机体表面和F-117一样，是由无数平面构成的。该设计采用了全新设计的机翼构型，并将进气口设计在了机身下侧。同时采用了一对垂尾和一对水平尾翼的四尾翼设计。不过平面构成的机体构型气动效率依旧不佳。为了满足设定中的航程载荷要求，该方案的预估重量到了80000磅，超标严重。这导致在CDI阶段的评估中，洛克希德方案惨遭垫底。
洛克希德在CDI研究早期提交的方案基本就是基于F-117进行修改的产物。
而作为在RFI阶段沉迷各种高敏捷低成本战斗机的诺斯罗普，其在CDI研究阶段的设计方向进行了大幅修改，从追求廉价轻型战斗机改为了高性能战斗机。在RFI刚结束时，诺斯罗普就提出了N-360设计。这一方案采用了无尾三角翼加单垂尾设计。全长21.2米，翼展12.2米。可提供2马赫以上的高速飞行能力。具备在50000英尺高空以1.6马赫进行超音速巡航的能力。
相比RFI研究阶段追求敏捷性的廉价轻型战斗机，CDI阶段开始时，诺斯罗普N-360方案已经是一种20米级的大型战斗机。
随后开启的CDI研究中，诺斯罗普的设计团队以N-360方案为基础进行进一步设计。最终完成的正式方案DP37A相比N-360方案除了将原本的上单翼设计修改为了中单翼，还导入了大量隐身设计。除单垂尾修改为了外倾式的V字双垂尾，还采用了弯曲幅度更大的进气道设计。同时，将N-360方案半埋式的导弹携带方案修改为了全新的内置式弹仓。
正式方案DP37A基于N-360方案进行大量隐身化设计而来。值得注意的是其内置弹仓设计，格斗弹仓开口很不同寻常的位于机体背面。
和其他开发商不同，诺斯罗普一个特别的优势是其刚刚在1981年10月正式赢下“先进技术轰炸机（Advanced Technology Bomber，ATB）竞标，即之后的B-2轰炸机。诺斯罗普在B-2开发部门中建立了一个小型团队，专门负责探讨以隐身为优先需求的战斗机设计。
这一小组名义上作为B-2轰炸机研发部门的一部分，因此可以方便的接触机密的隐身技术并与B-2开发团队保持联系和交流。因此等到1983年5月，美国空军正式更新ATF的CDI需求时，这支小组已经在保密状态下进行了一年半的隐身战斗机研究。
这支小组在早期设计的隐身战斗机方案，外形很明显受到了Tacit Blue的影响。
这支设计小组在ATF的CDI设计阶段提出了一个“超隐身战斗机（Ultra Stealth Fighter，USF）”设计方案。这个设计方案设计除了有Tacit Blue的影子，更是受到了B-2项目相当程度的影响。无论是机体背部的进气口还是隐身设计都和B-2高度相似：机身所有外形结构都由55度的边缘构成，所有雷达反射波会集中在四个狭窄的角度。
USF战斗机全长达到20.4米而翼展则为13.6米。其气动设计之怪异可以说无出其右，整体采用了双鸭翼+后掠翼设计。而俯仰控制和方向稳定视版本不同，有采用相对传统V形尾翼方案的DP22方案，也有采用相当激进的海狸尾式控制面的DP22-221方案。机体复杂的气动外形设计甚至为其赢得一个“圣诞树”的昵称。
USF战斗机采用了相当诡异的双鸭翼+后掠翼气动翼面设计
除了对RFI阶段设计进行巨大修改的洛克希德和诺斯罗普，其他厂商的CDI设计计划都是基于之前RFI研究中的方案进行小幅修改而来的。如洛克威尔的CID方案基本就是RFI研究阶段方案的隐身化修改。而同时，也存在格鲁曼这种完全无视低可探测性需求，依旧在CDI研究阶段使用传统的鸭翼+后掠翼设计。显然格鲁曼更重视超音速性能与机动性并决定不在的隐身技术上做更多投资。
至1983年正式与厂商签订CDI合约，ATF已经明确为一种集超音速巡航、高机动性、低可探测性、大航程与短距离起降能力为一身的空优机型，并且具备改进后的可靠性与可维护性。
为了确认ATF计划涉及的诸多新技术并降低技术风险。美国空军在1983年11月发布的新版管理指令PMD R-Q 7036(6)/63230F中，又在ATF原有两个子计划外又增加了关键技术展示计划。如F-15S/MTD试验机便是在ATF整体框架下，为了检验二元矢量推力发动机与短距离起降技术而以F-15B为基础改造的试验机之一。
S/MTD为STOL/Maneuver Technology Demonstrator的缩写，即短距离起降/机动技术验证机。
除了建造技术验证机外，空军同样对ATF需要达到的技术标准进行进一步要求。如座舱与航电系统，除了至少应该达到同期F/A-18玻璃化座舱的水平，还应该进一步发展传感器融合、航电整合、语音控制等技术，已在20世纪90年代后期更为复杂的作战环境中降低飞行员负荷。
除了座舱系统外，ATF还明确需要发展一套整合式的电子战系统。即ATF虽然以超音速与隐身技术作为提高生存性的两大主要手段，但是仍然会安装干扰弹散布装置与内置的电子对抗系统。为此ATF管理机构召开专门会议，用于探讨ATF上电子战系统布局与以及气动外形间的平衡。
1983年刚刚进入服役状态的F/A-18驾驶舱，其“玻璃化驾驶舱”代表同期最高技术水平。ATF势必要在这一水平上进一步提升。
CDI合约还对ATF的可维护性提出了明确目标：
- 15分钟内完成所有作战准备程序；
- 故障率（Break Rate）低于6%。故障率定义即战斗机完成一次任务降落时，带有一个会妨碍之后任务进行子系统故障的概率；
- 4小时周期的维修率（Fix Rate）必须大于等于75%，8小时周期的维修率需要达到85%；
- 无论时间，待料停飞飞机数量不能大于2%。
当然，这些指标制定于概念定义阶段初期。战术空军司令部也有人对此提出异议，认为这样的指标过高。最终可维护性目标的具体数值一直到1984年才正式确定。
除了ATF项目自身的指标逐步细化外，航空系统部设计分析委员会还完成了关于ATF承载能力的权衡分析。分析结论除了探讨了可行的内部弹舱容量，还注意到了同期刚刚完成规格制定的先进中程空对空导弹（Advanced Medium-Range Air-to-Air Missile，AMRAAM）与内置弹舱的兼容性问题。
如果相比AIM-7，其实AMRAAM的弹径（178mm）和翼展（533mm）都分别缩小12.5% 与47.5%。不过该型空空导弹最初设计时毕竟是以外挂弹药为前提设计的。如果挂载于内部弹舱，翼展会明显限制挂载量。如果能适当缩减导弹翼展，原本只能携带4枚基本型AMRAAM的空间能携带6枚弹翼缩减版的AMRAAM。受此影响，AMRAMM相当早的就规划了弹翼缩小型的改进型研发，以便ATF服役时便能有改进型空空导弹可用。
参与ATF项目的7家厂商在1984年5月如期向美国空军提交了CDI阶段最终报告。美国空军之后花了整整4个月时间用于分析这些CDI最终报告。同时ATF项目监督职责由航空系统部发展计划局移交给同属航空系统部的战术系统局（Deputy of Tactica System，ASD/TA）以为之后进入下一步验证与确认（Dem/Val）阶段做准备。
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