В июне 1956 года Армстронг начал летать на F-102, сверхзвуковом самолете, который был недавно модифицирован специалистом по аэродинамике NACA Ричардом Уиткомбом в соответствии с так называемым правилом площадей, по которому аэродинамическое сопротивление крыла и фюзеляжа должно рассматриваться как двунаправленно взаимодействующая аэродинамическая система. «Я летал на YF-102, который был тем же F-102, только до правила площадей, – вспоминал Армстронг. – Это какая-то дрянь среди всех самолетов, летать на нем было не слишком приятно, и не думаю, что я когда-то добирался до сверхзвуковой скорости». Применение правила площадей путем уменьшения толщины середины фюзеляжа значительно улучшило и скорость F-102, и его летно-технические характеристики в целом даже при том, что тяга двигателя осталась практически прежней. Однако он страдал от очень большого сопротивления, обусловленного созданием подъемной силы (индуктивного сопротивления). Летая на F-102 в NACA, Армстронг «очень много занимался отработкой посадки, потому что в тот момент времени мы больше, чем кто-либо еще, летали на самолетах с ракетными двигателями, и нам приходилось совершать посадки с неработающим двигателем». Армстронг делал это и на F-102, и на F-104.
Примерно треть из более чем 900 полетов Армстронга на авиабазе Эдвардс являлись настоящими «исследовательскими» миссиями. Оставшиеся две трети были ознакомительными полетами, сопровождением, пилотированием при запусках с воздуха или полетами на транспортных летательных аппаратах. Если взять период 1957–1958 годов как репрезентативную выборку, то можно заметить, что самое большое число полетов он совершил на R4D/DC-3. За ними следуют полеты на F-100A, F-104, В-29, F-10 °C и В-47. Помимо F-51 Mustang и уже упомянутых «истребителей века», Армстронг работал на знаменитом Т-33 T-Bird – двухместном варианте истребителя F-80 Shooting Star, а также на North American F-86E Sabre, McDonnell F4H Phantom, Douglas F5D-1 Skylancer и Boeing KC-135 Stratotanker. Армстронг преодолел скорость в 2 Маха на Х-1В и Х-5 компании Bell и вышел на гиперзвуковые скорости на North American Х-15. Также он пилотировал уникальный экспериментальный летательный аппарат под названием Paresev[33].
В среднем каждый полет Армстронга продолжался менее часа, в частности, короткими были исследовательские полеты. Обычно менее десяти полетов в год продолжались свыше двух часов, и всего четыре или пять затянулись более чем на три часа. В основном эти продолжительные полеты были путешествиями на R4D/DC-3, связанными с доставкой грузов или людей в другие лаборатории NACA, или включали в себя вывод В-29 на большую высоту для запусков с воздуха.
«Наша главная обязанность заключалась в инженерной работе, – объяснил Армстронг. – Мы занимались развитием программы, трудились над изучением полета. Это было чудесное время и работа, приносящая огромное удовлетворение, особенно когда удавалось найти решение».
Почти все, кто когда-либо оценивал Армстронга как летчика, в том числе и