Высокая сверхзвуковая скорость поставила перед разработчиками проблему сильного нагрева обшивки самолета, которая получила название "теплового барьера". Естественно, что от использования в основных элементах планера обычных алюминиевых сплавов пришлось отказаться. Впервые заговорили о титановых материалах, как основном конструкционном материале для такого перехватчика. Было известно, что титан не терял свои прочностные характеристики при высоких температурах, но он трудно подвергался обработке. Для преодоления "теплового барьера" необходимы были новые прорывы в технологии.
Чтобы использовать в максимальной степени все . преимущества титановых материалов необходимо было создать достаточно эффективную силовую установку - реактивно-прямоточный двигатель. В отделении Райт Эронотикал фирмы Кэртисс-Райт был разработан ТРД YJ67-W-1, у которого форсажная камера и контур ПВРД были объединены в единый блок. Этот же двигатель рассматривался и для одного из вариантов перехватчика Конвэр F-102.
Двигатель YJ67-W-1 был разработан на основе английского ТРД Бристоль "Олимп" 1/2А тягой 4450 кгс (без форсажа), лицензию на выпуск которого получила фирма Кэртисс-Райт. Предварительные расчеты показали, что максимальная тяга на форсаже в течение 5 мин должна превышать 9980 кгс, на боевом режиме - 5900 кгс в течение 30 мин без форсажа и 13610 кгс - при работе в режиме ПВРД при числе М=3.
Сопло двигателя имело прямоугольную форму, что позволяло избежать ряд проблем, связанных с потоком газов, а также избавиться от необходимости изготавливать поверхности со сложной кривизной. Подвижные створки сопла, воздушные тормоза и другие детали имели достаточно простую конструкцию. (Кстати сказать, подобные прямоугольные сопла исследуются и в настоящее время для высокоманевренных самолетов, а также для сверхзвукового пассажирского самолета нового поколения).
Силовая установка самолета XF-103, благодаря своей новизне, была предметом шуток среди ученых мужей фирмы Рипаблик. Они говорили, что если самолет совершит вынужденную посадку с убранным шасси на одно из картофельных полей, окружавших завод фирмы, то через его воздухозаборник может пройти огромное количество клубней, которые будут выбрасываться из сопла уже в жареном виде. Таким образом самолет станет самым большим в мире титановым производителем чипсов.
На самолете XF-103 предлагалось использовать крыло с системой управления углом установки, как на опытном истребителе XF-91. Но эта система рассматривалась не как средство повышения маневренности, а как альтернатива использованию двухщелевых закрылков при взлете и посадке. Дело в том, что кабина экипажа перехватчика имела очень ограниченный обзор вперед и поэтому взлет и посадка должны были осуществляться почти при полном отсутствии угла атаки. Однако испытания в аэродинамических трубах показали, что подъемная сила у сверхзвукового симметричного профиля (с относительной толщиной 3%) с закрылками и без них вполне приемлема. Было показано, что при этом обеспечивается требуемый незначительный угол атаки на взлетно-посадочных режимах. Поэтому от системы управления углом установки крыла отказались (которая оказалась к тому же слишком сложной с точки зрения механики) в пользу двух-щелевых закрылков.
