高超音速飛行器主要包括3類：高超音速巡航導彈、高超音速飛機以及航天飛機。它們採用的超音速衝壓發動機被認為是繼螺旋槳和噴氣推進之後的“第三次動力革命”。高超聲速技術在未來的軍事、政治和經濟中將發揮重要的戰略作用。近20年來，世界航空航天大國紛紛以高超聲速天地往返系統、高超聲速導彈和高超聲速飛機為目標，開展了一系列的研究，形成了熱潮，成為各國搶佔空中和空間戰略優勢的利器。標準的防禦導彈，雖然能打擊超音速轟炸機等機動目標，卻對付不了高超音速滑翔飛行器。如果高超音速滑翔飛行器直接命中目標，用常規彈頭就足以讓航母退出戰鬥。美國海軍想通過航母戰鬥群把美國軍力投射到危機地區的戰略構想，高超音速飛行器會對此形成嚴重威脅——這會動搖美國海軍在太平洋上的主導地位。專家們預測，一旦高超音速反艦導彈服役，將可能導致常規空襲武器裝備以及空防武器裝備產生變革。
高超音速飛行器是基於航空和航天技術的發展，所提出的天基對地新型研發武器項目，包含水平起降航天運載器、再入飛行器、高超音速巡航飛行器等多種類型，它們具有飛行速度快、飛行高度高、軍事響應能力快、高突防能力、能在短時間內抵達全球任一地區，實施打擊各種軍事目標。這將對國際戰略格局、軍事實力對比、科技與經濟發展，產生重大而又深遠的影響。它將成為本世紀航空與航天技術研發新的制高點，也是航空史上繼飛機發明、飛機飛行速度超音速後的又一突破，是劃時代的第三個里程碑。美國防部高級研究計劃局公開的消息稱，已經選定波音公司為其設計一款試驗航天飛機，或者稱為XS-1，這是一款新的高超音速航天器，可以在幾天之內發射到地球低軌道上，而不是以往的幾個月甚至幾年。S-1空天飛機是美國國防部正試圖研發一種可以比過去以更高頻率快速進入低地球軌道的無人航天器。該種可重複使用的非載人航天器在使用成本、操作方式和可靠性方面將能與飛機相比。
DARPA於2013年九月首次公佈了雄心勃勃的XS-1計劃。XS-1計劃被認為與“空中發射輔助太空進入”（ALASA）項目互補，ALASA旨在尋求使用傳統飛機攜帶一次性上面級向軌道發射100磅（45千克）的衛星，每次費用少於100萬美元。美國軍方宣佈，已選中波音公司提交的方案研製XS-1可重複使用高超音速空天飛機，為美軍提供快速、頻繁且低成本進入近地軌道的能力，目標是每天都能發射一次XS-1前往太空部署衛星。當XS-1抵達近地軌道後，它將釋放又被稱為“太空擺渡車”的一次性使用上面級，這個上面級能把一顆重1360千克的衛星發射至更高的極地軌道。然後，XS-1掉轉方向返回地球，像飛機一樣水平落地，再經過類似現代飛機一般的維修後，數小時內就能再次發射使用。他還被稱為空天飛機，它是既能航空又能航天的新型飛行器，是航空技術與航天技術高度結合的飛行器，將把空間開發推向一個新的階段。
空天飛機將會是21世紀世界各國爭奪制空權和制天權的關鍵武器之一。目前美國、俄羅斯、中國、日本及德國都在研究空天飛機，但沒有人實質成功，多數方案還是要靠拋棄式運載火箭升空，類似老式航天飛機觀念。空天飛機是一種未來的飛機，它像普通飛機一樣水平起飛，以每小時1.6萬～3萬公里的高超音速在大氣層內飛行，在30～100公里高空的飛行速度為12～25倍音速，而且可以直接加速進入地球軌道，成為航天飛行器，返回大氣層後，像飛機一樣在機場著陸，成為自由地往返天地之間的運輸工具。在此之前，航空和航天是兩個不同的技術領域，由飛機和航天飛行器分別在大氣層內、外活動，航空運輸系統是重複使用的，航天運載系統一般是不能重複使用的。而空天飛機能夠達到完全重複使用和大幅度降低航天運輸費用的目的。這個國防技術開發主管部門儘管全力支持飛船技術的發展而不是空天飛機技術，但仍然提出了像XS-1這樣的空天飛機方案。DARPA的傑斯·斯旁那波表示：“至於這款飛行器將如何設計，它如何起飛，又如何降落，一切都可以討論。我們需要的是最具創新性但又具有實用性的方案。”美空軍有望在下一個十年獲得XS-1，而中國的神龍空天飛行器屆時也會服役，目前也就中美擁有同等能力的高超音速技術。
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