根据现在所能接触到的文件，基于一些不那么显而易见的理由，美国空军对GAR-9导弹半主动雷达导引头方面的进展感到不满意。这导致需要研发一款“双重制导模式”的导弹，在初始阶段的飞行中使用半主动雷达制导（而非预先编程自主飞行），然后转入红外导引模式，作为飞行末段的制导。
GAR-9/AIM-47“猎鹰”空对空导弹
与半主动雷达制导型的GAR-9导弹一样，“双重制导模式”的导弹也是在弹尾进行气动控制，控制翼面铰接在气动压力中心附近，尾部翼面与前面边条状弹翼的后缘有一定的“空隙”，从而让导弹具备了高度的机动性。半主动雷达制导型和双重制导型的GAR-9导弹尺寸基本一样，弹长均为150.5英寸（约3.82米），翼展均为33.0英寸（约838毫米），不过双重制导型导弹的直径（15.5英寸，约合394毫米）比半主动雷达制导型（13.5英寸，约合343毫米）大2英寸，其发射前总质量（998磅，约合452.7千克）也比半主动雷达制导型（818磅，约合371千克）重180多千克。这两种导弹的结构基本相同，均采用了半硬壳式不锈钢弹体，固体铸造镁合金弹翼。
到1958年年底，通用航空喷气公司研制的发动机遇到了麻烦：最初制造的用于测试的发动机被认为是无法令人满意的，因为药柱在浇铸过程中“颗粒状和长条状的燃烧剂无法与氧化剂混合”，更有甚者，在1959年5月进行的环境测试表明，导弹发动机在热循环过程中有破裂的倾向。不断出现的问题最终让休斯公司放弃使用通用航空喷气公司研制的发动机，转而在GAR-9导弹真正进入生产阶段后采用了洛克希德公司研制的一款使用可贮存液体推进剂的火箭发动机。
F-108截击机的前座舱采用的是20世纪50年代战斗机座舱的典型设计，磁带风格的设备与常规的圆形仪表盘混杂在一起。就目前所能确定的信息而言，F-108截击机未安装任何雷达告警或电子对抗设备系统。小型化的发动机控制面板位于右下角落，包含排气温度控制、最大功率转速和喷口位置等指标 。
项目进展
到1958年10月，F-108项目已经取得了相当大的进展，其中最突出的变化是取消了鸭翼，以提升低速时的失速特性，降低配平阻力，并减小了进气口前方的边界层。每侧机翼上方的垂直安定面也被取消了，并将机翼下方的稳定翼面增加了同样大小的面积。以上措施提升了飞机的操纵特性，以及低速、高攻角时的方向稳定性。机翼的形状略有改变，翼展改为56.1英尺（约17.1米），机翼面积达到了1865平方英尺（约173.3平方米），机翼前缘后掠角改为58度。
上面的这两个模型（其实是同一种设计，只不过拍照的角度不同）表现了传言中F-108截击机外观设计的终极形态——在该项目采用不同的外观设计之前。在北美公司提出的各个F-108飞机设计方案中，普遍存在的一大问题是如何设计出足够有效的垂直安定面，以便在70000英尺（约2.14万米）以上的高空、以超过3马赫的速度飞行时仍能提供有效的方向控制。上面的模型中，除了机身背部的垂直安定面和两个较小的腹鳍外，在两侧机翼中部还安装了庞大的垂直安定面。造成这一问题的部分原因是，当时没有人确切地知道在高马赫数飞行时会发生什么情况——早在X-1和X-2系列验证机上就已经出现过惯性耦合现象（译者注：所谓“惯性耦合”是指航空器绕一个机体轴转动时，由于本身质量的惯性作用，产生对另外一个机体轴的力和力矩，从而使这两个不同轴的运动耦合起来的现象，也称“惯性交感”），但直到此时为止仍未有明确的解决方法 。
机身延长至89英尺（约27.13米），机内燃油总储量增加到了7200加仑（约27255升），这主要是增加了翼面积的结果——机上共有7个油箱，每侧机翼内有2个。此时飞机的最大起飞重量为101800磅（约46.176吨），预期作战半径可达1005海里（约1861.3千米）。最大飞行速度仍为飞行高度为72800英尺（22189米）时可达1721节（3187.3千米/小时，估计值）。在80%内油的情况下，机体过载限制为+5.33/-3.00g，这也是这一时期美国空军战斗机的标准。在1958年年底，又决定在基本设计中为F-108引入空中加油能力，于是在驾驶舱后座靠后位置的机身正上方增设了标准的空中加油接口。
建造中的F-108全尺寸模型，注意打开的起落架舱门也发挥着减速板的作用。基于我们尚不理解的原因，在项目推进过程中，后部座舱盖玻璃窗的外形经历了多次修改。照片中显示的是早期设计中较大的玻璃窗
1958年11月19日，有关方面决定将F-108的服役日期推迟到1963年中期，因为研究预算出现了问题。差不多一个月之后，当年12月30日，原型机的数量被从31架砍到了20架，首飞日期也被拖了三个月，拖到了1961年4月。不幸的是，这一切成了“结束的开始”。
F-108截击机原本会为每位机组乘员都配备先进的逃生舱。对设计人员而言，为F-108飞机设计逃生舱是一项特殊的挑战，因为这是一个相对较新的技术领域。一个更有意思的问题是，当飞行员进入逃生舱之后，他将如何控制飞机（某些紧急情况会迫使飞行员进入逃生舱，但并不会从飞机中弹射出去）。在B-70轰炸机上，这一问题可通过提供一种“电子油门减速”的能力而予以解决；不过，针对F-108截击机，设计人员为其选择了一套不同的解决方案。尽管F-108上的这一系统已经在其最初“完全自动化”的理念基础上进行了大幅简化，但其自动飞行控制子系统仍是所有要设计的系统中最先进、难度最大的。设计方认为，与B-70轰炸机相比，作为战斗机的F-108截击机飞行员更有可能在异常的飞行姿态下进行逃生，并对此付出了额外的努力以解决相关问题。F-108截击机的飞行员可以透过逃生舱的玻璃窗观察到主仪表板，但无力施加任何人为的控制。尽管如此，当飞行员关闭其逃生舱之后，舱内一个“下降按钮”便会启动。倘若飞行员按下这个按钮，飞机油门就会自动减速到“怠速”状态，机体的滚转姿态控制模块启动，并操纵飞机进入无坡度飞行状态。当滚转偏离水平状态的角度小于7度时，航向稳定模块接管飞机，轻微地拉起机头，让飞机以很小的迎角飞行并减速，同时以预先设定好的速率下降，直至40000英尺（约1.22万米）高度，然后飞机将进入平飞状态，以平直的航线水平飞行，直到燃油耗尽。在此期间，飞行员（以及后座的雷达操作员）可以选择弹射，或是打开逃生舱重新控制飞机。