在其F-22的继任者研发竞争中失利后，洛克希德・马丁公司面临着挑战与机遇：既要保住其在作战飞机领域的主导地位，又要通过升级F-35来填补空白。

洛克希德・马丁公司首席执行官詹姆斯・泰克莱特(James Taiclet)明确表示，他的计划是“打造一座性价比卓越的桥梁”，连接当前的第五代战斗机与第六代波音F-47——后者是美国空军“下一代空中优势”（NGAD）计划的胜出者。

泰克莱特在7月22日对分析师表示，F-47至少需要5年（甚至可能长达10年）才能投入服役。他认为，在这个空窗期，需要一种具备过渡能力的装备。为了填补这一空白，泰克莱特提出把大量自主研发的NGAD技术移植到F-35，可能还有F-22上，力求在隐身等方面达到第六代战斗机80%的效能，而单位成本仅为其50%。

达罗尔德・卡明斯(Darold Cummings)曾担任诺斯罗普公司YF-23战斗机的首席构型设计师，如今仍是一名活跃的飞机设计师。他对F-35的升级方向有自己的见解。在沃思堡的洛克希德・马丁航空部门，工程师们正回顾F-16项目，以期为F-35的最佳升级路径寻找灵感。按当前的订单量来看，F-35的生产还将持续十多年。

他们特别关注箭形机翼的F-16XL是如何通过公司自主投资，从一款轻型作战飞机升级为远程打击战斗机的。同样地，卡明斯也以F-16XL为出发点进行思考。他提出，洛克希德・马丁公司可以通过两种策略来实现其目标。一是延长机身以增加燃油容量、改善长细比，并通过加装鸭翼或扩大机翼面积来增加升力面积；二是采用推力矢量技术以取消尾翼。

自4月起，卡明斯基于洛克希德公司过去的实验项目，设计了三种F-35的升级概念方案，分别针对短期、中期和长期的性能提升与隐身性增强。

在短期的F-35EX概念中，机身延长了60英寸（约1.52米），类似于F-16XL的设计，同时用鸭翼前翼和多轴推力矢量系统取代了垂直和水平尾翼。后者基于1992年首次在F-16C上试飞的低可探测轴对称喷管，以及目前装配在X-62AVISTA（可变飞行稳定性测试飞机）——一款经过高度改装的双座F-16D上的轴对称矢量排气喷管。

由于F-35机身较短，再加上容纳武器舱和起落架所需的机身横截面，导致其长细比较差。这是F-35无法进行超音速巡航的主要原因。F-16XL通过将机身延长56英寸（约1.42米）解决了这一问题。延长机身可以提高长细比，从而提升超音速飞行时的升阻比，同时增加燃油和设备的容纳空间。

卡明斯设计的F-35EX概念最大限度地采用了F-35A和F-35C的部件，包括采用更大的F-35C机翼，并搭配鸭翼用于俯仰控制和获得最大升力。据他估算，机身延长后增加了4000磅（约1814千克）的燃油容量。此外，一个与F-35C外部机炮吊舱外形相同的外部油箱还能容纳1500磅（约680千克）燃油。两者相加，燃油容量较基准型F-35C增加了30%。卡明斯认为，F-35EX可作为美国海军F/A-XX的短期替代方案。

中期的F-35FX概念采用了F-35EX的核心机身，但融入了洛克希德公司另一项过往实验项目——X-44 MANTA（多轴无尾飞机）的技术。X-44源自F-22，旨在测试不依赖传统尾翼、完全依靠三维推力矢量实现全权限俯仰、滚转和偏航控制的可行性。

无尾设计的F-35FX采用了与MANTA相似的截角三角翼平面形状，以降低雷达截面积并优化超音速面积率分布，同时配备先进的隐身三维矢量喷管。卡明斯估算，凭借延长的机身和更大的机翼，其内部燃油总量约为30000磅（约13608千克），比F-35A增加50%。

F-35GX是一款着眼长期、最大限度提升低可探测性的概念方案。该构型以F-35FX的布局为基础，将前机身形状修改为70度直脊线设计，进气道移至脊线下方，机翼尖端截角以匹配70度脊线角度，并且机翼、整流罩和喷管的所有后缘都对齐，以降低雷达信号特征。

卡明斯的设计理念中显然体现了F-16XL的影子，但由于技术和资金方面的原因，升级F-35可能不像升级F-16那样容易。

1980年12月，通用动力公司首席执行官戴维・刘易斯为沃思堡分部提供了5300万美元的公司资金（按今天的价值计算超过2亿美元），用于建造两架F-16XL飞行测试原型机。

美国空军提供了两架F-16A原型机用于改装为F-16XL，其中一架的前起落架曾出现故障并受损。1981年1月开始零部件制造，首架飞机于1982年7月3日试飞——距刘易斯批准该项目仅19个月。

如此快的执行速度部分得益于F-16的设计，其机翼与机身侧面相连，因此在结构上更换机翼相对简单。F-16XL以及日本基于F-16研发的三菱F-2（拥有更大的机翼和更长的机身）都采用了这种设计。

而在F-35上，机翼与机身结构融为一体以减轻重量，这可能使得延长机身和更换机翼更为复杂。正因如此，卡明斯在所有三个概念方案中，都将后翼梁与机身的贯通结构设计在一起。

在研制YF-23时，最耗费人力、最棘手的三件事是座舱与舱盖、武器舱以及起落架——尤其是起落架与武器舱的位置关系。这些问题在F-35上都已经解决了。相比这三件事，新机翼和其他部件的实施要简单得多。因此，F-35的改进从技术角度来说难度要低很多。

最终，F-16XL在空军的双用途战斗机竞争中输给了波音的F-15E，但F-16不断升级，最终衍生出至今仍在生产的Block70型号。未来几个月，洛克希德公司是否会为升级F-35投入同样可观的公司研发资金，答案将逐渐清晰。