Во время работы макетной комиссии руководство ВВС направило фирме «Боинг» требование об оснащении аппарата системами для полета еще и по многовитковой орбите. Это означало, что на «Dynasoar» придется разместить более сложную систему наведения, а также тормозную двигательную установку для схода с орбиты.

Специалисты фирмы разработали два различных варианта такой установки. В соответствии с первым двигатель малой тяги устанавливался в переходнике в хвостовой части планера. По другой — к ракете «Titan III» присоединялась четвертая ступень — она могла использоваться для точного выведения на орбиту, а затем оставаться присоединенной к планеру и включаться повторно, чтобы обеспечить сход с орбиты. Этот последний вариант и был впоследствии отобран для рабочих вариантов системы «Dynasoar».

Космоплан «Dynasoar» управлялся стандартными рулевыми педалями и боковой ручкой управления. Пилот располагался в кресле, которое могло катапультироваться с помощью аварийного твердотопливного двигателя. Кабина экипажа оснащалась боковыми окнами и ветровым стеклом, которые были защищены при входе в атмосферу теплозащитным экраном, сбрасываемым перед самой посадкой. Полезный груз массой до 454 кг можно было разместить в отсеке емкостью 2,13 м3, находящемся сразу за кабиной пилота. Шасси состояло из трех убираемых стоек с адаптируемыми полозьями. Посадка могла быть совершена не только на подготовленную полосу, но и на поверхность высохших соляных озер.

7 октября 1961 года должностные лица программы «Dynasoar» провели еще одну реструктуризацию программы, на сей раз включив в нее разработку прототипа для полета на высоких околоземных орбитах. В рамках этого плана разработчики отказывались от «суборбитальных» испытаний, а число воздушных пусков уменьшалось до 15. Первый беспилотный орбитальный полет должен был состояться в ноябре 1964 года, а первый пилотируемый орбитальный полет — в мае 1965 года. Следующие пять пилотируемых полетов должны были стать многовитковыми. Еще девять полетов планировалось провести с демонстрацией военного потенциала системы при выполнении инспекционных и разведывательных операций на орбите. Вся программа летных испытаний должна была завершиться к декабрю 1967 года, затраты на нее составили бы около миллиарда долларов.

Тогда же, в октябре 1961 года, «альтернативная» программа орбитального корабля «SAINT II» подверглась жестокой критике со стороны командования ВВС. Разработчикам было указано, что их проект слишком фантастичен для данной стадии развития пилотируемой космонавтики. В результате было даже запрещено использовать когда-либо обозначение «SAINT», ставшее синонимом «бездумного прожекта».

23 февраля 1962 года министр обороны Макнамара одобрил последнюю реструктуризацию программы «Dynasoar». После перебора различных вариантов названия (включая «XJN-1» и «XMS-1», что означало «Экспериментальный пилотируемый космический корабль») прототипу системы «Dynasoar» было присвоено обозначение «Икс-20» («Х-20»),

В это время у «Dynasoar» появился новый конкурент — проект военного космического корабля «Большой Джемини» («Big Gemini» или «Big G»), разрабатываемый группой «МакДоннел-Дуглас» для НАСА.

18 января 1963 года Макнамара приказал провести сравнительные исследования проектов «Х-20» и «Gemini» с тем, чтобы определить, какой из этих аппаратов имеет более значительный военный потенциал.