Kariera Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych W styczniu 1964 roku Lovelace został mianowany głównym naukowcem Laboratorium Materiałów Sił Powietrznych, gdzie prowadził badania nad fluorokarbonami. W 1967 roku objął stanowisko dyrektora Laboratorium Materiałów Sił Powietrznych, a w październiku 1972 roku został dyrektorem nauki i technologii w Dowództwie Systemów Sił Powietrznych z siedzibą w bazie Andrews w stanie Maryland. Odpowiadał tam za nadzór merytoryczny nad jedenastoma laboratoriami oraz Europejskim Biurem Badań Lotniczych.
Od września 1973 roku pełnił funkcję zastępcy głównego asystenta sekretarza Sił Powietrznych ds. badań i rozwoju. Doradzał w zakresie kierunków badań, finansowania i nadzoru nad całym programem badawczo-rozwojowym Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych.
NASA We wrześniu 1974 roku Lovelace przeszedł do Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej, obejmując stanowisko zastępcy administratora ds. aeronautyki i technologii kosmicznych. Odpowiadał za zarządzanie programami badawczymi mającymi na celu rozwój podstawowych nauk i technologii niezbędnych dla realizacji przyszłych konstrukcji lotnictwa wojskowego i cywilnego oraz systemów eksploracji przestrzeni kosmicznej.