Типичный орбитальный одновитковый полет "Dyna-Soar" выглядел следующим образом. Космоплан стартует на мысе Канаверал, через 9,7 минуты после запуска выходит на низкую орбиту высотой 97,6 км со скоростью 7,5 км/с. После этого он выполняет полет на дальность 19 тыс. км, начиная возврат на Землю на дальности 21 тыс. км. Возвращение в атмосферу проходит при скорости 7,15 км/с. Аппарат совершает посадку на авиабазе Эдвардс через 107 минут после запуска при скорости 280 км/ч.

Еще в апреле 1960 года в обстановке строжайшей секретности из десяти тысяч летчиков, подходящих по анкетным и медицинским данным, было отобрано семь человек для "Dyna-Soar": Нил Армстронг, Джеймс Вуд, Генри Гордон, Уильям Дана, Уильям Найт, Рассел Роджерс и Милтон Томпсон. Поскольку сроки начала полетов постоянно сдвигались, потенциальные капитаны "Dyna-Soar" продолжали летать по другим программам. Нил Армстронг участвовал в испытаниях "Х-15", а летом 1962 года ушел в отряд астронавтов НАСА. Уильям Дана также отказался от сомнительных перспектив "Dyna-Soar" и продолжил карьеру летчика-испытателя. На замену им в группу был включен военный летчик Альберт Круз. Таким образом, когда в сентябре 1962 года было официально объявлено о создании группы пилотов "Dyna-Soar", в нее входили шестеро: пятеро военных и один гражданский.

Высокая стоимость проекта, заявленного как исследовательский, делала его весьма уязвимым для критики. Многим представлялось, что миллиард долларов, потраченный на получение информации о новых термостойких материалах и возможности маневрирования при возвращении в атмосферу, — слишком дорогое удовольствие. Кроме того, у "Dyna-Soar" появились конкуренты. Первого апреля 1961 года в составе командования систем ВВС США была сформирована Дивизия космических систем (Space Systems Division, SSD), и уже 19 мая она анонсировала собственную программу спутника-инспектора "SAINT" (сокращение от "Satellite Inspector", в буквальном переводе аббревиатуры — "святой"). Проект был нацелен на создание орбитального комплекса, способного идентифицировать и уничтожать вражеские космические аппараты. Сначала в "SAINT" выделялись два этапа: беспилотный "SAINT I" и пилотируемый "SAINT II". Однако уже вскоре, в середине 1961 года, от первого из них отказались в пользу двухместного аппарата, способного сближаться с целью на орбите. Представители Дивизии космических систем называли целый ряд причин, по которым космоплан "Dyna-Soar" не мог выполнять миссии, аналогичные задачам "SAINT И": ограничения по массе полезного груза, неспособность выходить на высокие орбиты и тому подобные.

Задержки с определением конфигурации космоалана и ракеты-носителя, медленное решение технических проблем, споры с конкурентами не способствовали укреплению статуса "Dyne-Soar" в глазах заказчика. Министр обороны Роберт Макнамара писал президенту Джону Ф. Кеннеди 7 октября 1961 года: "В данных условиях мне представляется необходимым уменьшить усилия по подготовке программы к моменту, когда возникнет необходимость в таком комплексе. Гораздо лучше будет не настаивать на разработке полномасштабной системы, а переориентировать проект на решение таких сложных технических проблем, как запуск на орбиту пилотируемых аппаратов… и их возвращение в заранее намеченное место".

Так и получилось: успешные полеты первых космических кораблей капсульного типа "Mercury" негативно сказались на всех проектах крылатых орбитальных аппаратов. Комиссия ВВС жестко раскритиковала программу "SAINT II" за нереалистичность, в результате чего она была закрыта. А фирма "Боинг" потеряла 85,5 млн долларов на "Dyna-Soar", которые, казалось, были уже в нее в кармане. Для сохранения проекта она была вынуждена финансировать разработку из собственных средств, сразу замахнувшись на космический полет. В конце февраля 1962 года Роберт Макнамара одобрил очередную реструктуризацию программы "Dyna-Soar" и подтвердил ее исследовательский статус с задачей продемонстрировать возможность выполнения маневра при входе в атмосферу и точной посадки в заданном месте Земли. В июне космоплан получил шифр "Х-20" ("Икс-20"). Первый публичный показ макета состоялся на съезде Ассоциации ВВС в сентябре 1962 году в Лас-Вегасе. Одновременно были представлены прессе и шестеро будущих пилотов.

Тем временем НАСА взялась за создание двухместного корабля "Gemini" ("Джемини" — "Близнецы"), и Роберт Макнамара, который продолжал сомневаться в успехе "Dyne-Soar", распорядился провести сравнительный анализ проектов "Х-20" и "Gemini", чтобы определить наиболее оптимальный путь к приобретению военно-космического потенциала. Больше того, 21 января 1963 года Министерство обороны подписало с НАСА соглашение, предусматривающее возможность полета на "Gemini" экипажей ВВС.

В принципе военное присутствие в космосе могло быть обеспечено быстрее и намного дешевле при участии в проекте НАСА. Весьма скромная, при затратах всего в 16,1 млн долларов, модификация гражданского корабля позволяла испытать боевые подсистемы в течение длительного (до 14 суток!) полета. Кроме того, "Gemini" мог маневрировать на орбите и был значительно легче "Х-20" — для его запуска применялся меньший и гораздо более дешевый носитель "Titan II". В случае же использования ракеты "Titan IIIС" корабль НАСА выигрывал у конкурента по массе полезного груза, который он мог доставить на орбиту. В то же время "Dyna-Soar" имел такие преимущества, как маневренность во время входа в атмосферу и способность возвращать на Землю значительное количество оборудования. Посему ВВС продолжали доказывать, что им нужно дать возможность довести проект космоплана до конца. Однако, когда заместитель министра обороны Гарольд Браун "пробил" идею строительства постоянно действующей военной космической станции, обслуживаемой кораблями "Gemini", программе "Dyna-Soar" был нанесен сокрушительный удар.

Весь 1963 год не утихали споры о том, насколько Министерству обороны необходим проект "Dyna-Soar". Чтобы сохранить его в числе финансируемых разработок, необходимо было срочно определить весь спектр задач, которые могли решаться только с использованием космоплана. Дополнительная военная программа, предложенная в мае 1963 года специальной комиссией ВВС, включала четыре испытательных полета космоплана в варианте "Х-20А", шесть — для испытания разведывательной аппаратуры и два "зачетных" — для демонстрации готовности к спутниковой разведке. Правда, на это требовалось 206 млн долларов сверх основных издержек. Другой вариант предусматривал испытания и демонстрацию инспекции спутников и был еще дороже — 228 млн долларов.

Был также проанализирован проект "Х-20В" для противоспутниковых операций, где требовалось облегчить "изделие" и включить в график два дополнительных демонстрационных полета. В отчете по этому проекту отмечалось, что на эксплуатацию "Dyna-Soar" в противоспутниковом варианте (50 полетов до 1972 года включительно) потребуется еще 1229 млн долларов. В ноябре 1963 года был предложен высокоорбитальный аппарат-инспектор "Х-20Х", способный совершать полет продолжительностью до 14 суток с экипажем из двух человек и осматривать спутники на высотах до 1850 км. Он мог совершить первое путешествие в сентябре 1967 года при наличии дополнительного финансирования в размере от 324 до 364 млн долларов.

В декабре 1963 года терпение Макнамары лопнуло, и он принял решение закрыть "Dyna-Soar". Остаток средств передали на проект пилотируемой орбитальной лаборатории "MOL" ("Manned Orbiting Laboratory"), который начал разрабатываться в ВВС. Изготовление прототипа "Х-20" было остановлено. Готовые элементы конструкции пустили под пресс или отправили на свалку. Фирма "Боинг" объявила об увольнении 5000 человек. От проекта, на который было потрачено 410 млн долларов, сохранился только единственный макет. Различные готовые блоки некоторое время лежали на фирмах-изготовителях, но вскоре были "утилизированы".