目前，阻碍直升机发展的主要瓶颈是如何有效大幅提升飞行速度，各航空强国均在努力寻求解决途径。近年来，美国和俄罗斯先后推出附加推力型直升机用于验证，设计独特的倾转旋翼机更是投入实用，旋翼锁启型和圆盘旋翼机也开始研制，这些高速直升机在空气动力总体布局、旋翼结构、机体结构等方面与传统直升机相差较大，均大幅提升了直升机飞行速度。当前，美国投入实用的是倾转旋翼机，是直升机与旋翼机交叉结合的成果，依据倾转机构的不同可分为可倾转翼式、动力舱倾转式、仰角倾转式。
可倾转翼式飞机的机翼为飞机的主动倾转部件，发动机、旋翼伴其随动，而机身、尾翼等其他部件保持不动。美国研制的第一种可倾转翼飞机是希勒公司的X-18，在YC-122C运输机上改进而来的，其最大的特点是机翼可以整体倾转90°，以满足飞机垂直起降和巡航时的不同要求。机翼上装备有艾立森T40-A-14涡桨发动机，来自XFY-1/XFV-1立式起降飞机，螺旋桨为双重反转式，具有良好的抗扭性能、较高的拉进效率。X-18可倾转翼飞机的机长19.20米，机高7.49米，翼展14.63米。它曾经完成了20次垂直起降，验证了设计的可行性，为后来的发展奠定了基础。
动力倾转式飞机的动力舱为飞机的主动倾转部件，旋翼伴其随动，而机身、机翼、尾翼等其他部件保持不动。已在美国空军和海军陆战队中大规模装备的V-22“鱼鹰”就是其中翘楚，在XV-15基础上研制。由贝尔公司和波音公司联合开发，前者主要负责研制机翼、发动机短舱、螺桨-旋翼装置和传动系统及发动机一体化；后者负责机体、尾翼、起落架、综合电子设备。V-22于1989年完成首次试飞，同年底前完成了一系列试飞。V-22机体采用复合材料建造，最大飞行速度达到550千米/时，最大俯冲速度达到639千米/时，是直升机飞行速度的2倍。V-22在9000米高空的巡航速度为460千米/时，航程达到2590千米，有效载荷4500千克，是目前解决了直升机高航速和大航程两大难题的最为成功的产品。
仰角倾转式飞机机翼为主动倾转部件，通过改变迎角完成倾转，动力舱、旋翼伴其随动，而机身、尾翼等部件则保持不动。为了改善V-22结构复杂的缺点，贝尔公司开展了兼具混合倾转旋翼和倾转机翼功能飞机的研究，在垂直起降时，机翼可以向上倾转15°，而旋翼则保持水平状态，像直升机一样旋转；而当前飞时，它的机翼即转回到水平状态，而旋翼则处于前倾状态，并以比垂直起飞时更高的转速运转，一方面和机翼共同提供升力，另一方面提供前飞的动力。设计飞行速度约为380千米/时，比普通直升机快，但却比固定翼飞机慢。
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