美国空军战术空军司令部(Tactical Air Command, TAC)于1969～1970年间进行的《美国空军战术武力1985(U.S. Air Force Tactical Forces 1985, TAC-85)》研究案，一般被认为是ATF概念的原点，不过“先进战术战机(Advanced Tactical Fighter, ATF)”这个词，则是在稍晚一点、于1971年间发布的《战术空军司令部作战概念(TAC Concept of Operation, CONOPS)》中，才首次正式被使用。
TAC在《战术空军司令部作战概念(CONOPS)》中指出，TAC所承担的三种种攻势空中作战任务——空中阻绝(Air Interdiction)、近距离空中支援(Close Air Support, CAS)，以及攻势或防御性的空对空任务，其中CAS与空对空任务，分别可由刚开始竞标的实验攻击机(Attack Experimental, A-X)计划，以及正在进行全尺寸发展(FSD)的F-15战斗机计划来满足。相较下，当时的阻绝打击主力机型F-111、F-105与F-4，到了1980年代后期便会落伍，无法对抗新一代苏联防空系统，必需及早开始着手新一代阻绝打击机的发展。
因此美国空军接下来的新型战机研究，便围绕着阻绝打击任务需求展开，包括1974年的《目标搜获与武器投放(Target Acquisition and Weapon Delivery, TAWD)》，以及同样在1974年启动的空对地先进战机(Air-to-Ground Advanced Fighter, ATGAF)》研究等。而除了“ATF”这个词之外，美国空军这时期用于描述这种构想中新型战机的词汇，还有增强型战术飞机(Enhanced Tactical Fighter, ETF)、先进打击飞机(Advanced Strike Aircraft)、FB-X、空对地先进战机(ATGAF)等，从中也都突显了空对地任务的需求。
美国空军希望这种构想中的新一代对地打击战机，拥有强化的夜间或恶劣天候目标标定与武器投放能力，并藉由高速、机动性、电子反制(ECM)，以及通过预警机(AWACS)与威胁警告系统取得的状况认识(Situational Awareness, SA)能力，在战场上获得必需的生存性。
但外在威胁环境的变化，让美国空军进行中的新型战机研究方向，有了微妙的转变。1973年10月爆发的第四次中东战争显示，未来执行阻绝打击任务的战机，将面临更为致命的苏联防空导弹威胁，依靠低空高速地貌飞行战术与ECM系统，已不足以确保生存，必须引进新的概念，来回应防空系统的挑战。
于是在1975年的《先进战术战机技术评估与整合(Advanced Tactical Fighter Technology Evaluation and Integration)》研究案中，美国空军开始尝试引进异于以往的对地打击机新概念，梢后这项计划改以《空对面技术评估与整合(Air-to-Surface Technology Evaluation and Integration, ATS)》的名称，在1975年中发给6家航宇厂商，诺斯洛普公司也是在这个时后，正式登上ATF计划的舞台。
美国空军在1970年代初期启动先进战术战机(ATF)研究时，目标是发展一种接替F-111的新型超音速空对地打击战机，用于承担1990年代以后的阻绝打击任务
面对日趋升高的苏联防空导弹威胁，仅仅依靠低空高速地貌飞行战术与ECM系统，已不足以确保对地攻击飞机的生存，必须引进新的技术与战术，由此促使美国空军在ATF计划中引进隐身与超音速巡航概念。照片为在1973年第四次中东战争中，造成以色列空军重大损失、从而震撼西方国家的苏联2K12防空导弹(北约代号SA-6)
诺斯洛普的ATS设计研究
针对ATS计划的需求，诺斯洛普从1975年9月开始着手概念设计，并提出了高阶的N-332与低阶的N-333两种设计案。
诺斯洛普将N-332称为低成本战斗机(Low Cost Fighter, LCF)，是诺斯洛普擅长的轻型双发动机设计，强调廉价、便于大量采购，其中一种构型采用截角三角翼(Clipped Delta Wing)，搭配后掠式全可动水平尾翼与单垂直尾翼，动力来源为2具GE公司的GE25/J2A3发动机，或2具PDTJ-15/75发动机。
高阶的N-333是一种大型的双发动机战斗机设计，其中已知的一种N-333-44设计案，设定将拥有1.8马赫的超音速巡航能力，无须启用发动机的后燃器就能维持超音速飞行，通过高速穿透来提高生存性。诺斯洛普预定为N-333配备当时正在研究中的新型发动机，无须耗油的后燃器，就能提供15,000磅～19,000磅的干推力，藉此获得超音速巡航能力。
诺斯洛普针对ATS计划所提出的N-333-44设计案，是一种强调超音速巡航能力的修长构型机型，全长62英尺6英寸(19米)、翼展约33英尺(10米)，搭配大后掠角的主翼、后掠垂直尾翼与水平尾翼，发动机则以荚舱方式安置于主翼下方
诺斯洛普未能被选入ATS计划的后续阶段，美国空军在1976年6月挑选了波音、格鲁曼与麦道等3家厂商，分别授予价值70万美元的ATS研究合约。但在落选厂商的争取下，美国空军也同意让其余3家竞标失利的厂商——通用动力、诺斯洛普与洛克威尔，以自费方式继续参与计划。
3家参与ATS计划的正选厂商，与3家自费参与的厂商，在1977年10月与11月向空军提报了ATS研究结论，这份研究预测了1980年代后期与以后的作战环境，探讨了届时必须通过哪些先进技术的整合应用，才能让战机具备足够的生存性与飞行性能，研究结论列出的先进技术需求包括：缩减战机自身的信号，用于穿透目标区的超音速能力，新型空对面武器，配合隐身与高速穿透飞行需求的内置或适型武器舱，具备合成孔径雷达(SAR)、移动目标指示(MTI)等功能的先进航电系统，帮助减轻机体重量的复合材料，以及帮助实现单名乘员构型的座舱整合显示系统等。
ATS研究结论列出的先进技术需求中，最值得注意的是“信号缩减(signature reduction)”与超音速性能等两项，这是隐身(Stealth)与超音速“超级巡航(supercruiser)”两项概念，第一次进入到ATF相关研究的视野中，企图藉由缩减阻绝打击战机自身的信号，以及以1.6～2.2马赫超音速穿透目标区的能力，来因应日趋严苛的防空导弹威胁，帮助提高战机的生存性。
在ATS计划后续阶段中，诺斯洛普也通过自有资金继续推动原先的高、低阶两种ATS设计研究，其中的低阶设计N-332稍后演变为N-340，高阶设计N-333则继续发展。
如同先前的N-332，N-340也是一种低成本战斗机，构型也相似，均为双发动机设计，采用附有小型翼根前缘延伸面(LERX)的截角三角翼型式主翼，搭配全可动式水平尾翼与单垂直尾翼，较特别之处是在后机身配备了一对二维(2D)喷嘴，预期航速可达1.6马赫，反映了廉价机型的定位(最大航速与同属廉价机型的前辈F-5E相近，未特意追求2马赫以上高速)。
诺斯洛普自费参与ATS计划后推出的N-340-102低成本战斗机想象图(上)与三视图(下)，这是一种轻型的双发动机战机设计，全长只有46英尺6英寸(14.18米)，翼展28英尺(8.54米)，机腹两侧设有含进气锥的1/4圆形进气口，特别之处在于采用一对二维喷嘴，至于座舱下方机腹的突起构造，则是安装机炮的位置。另外还可注意到这个设计拥有一个足可容纳2名乘员的大型座舱罩，但ATS计划原则上是采用单座构型
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