追求更快的飞行速度，是飞行器发展的主线之一。
大气层内载人飞行器的速度在上世纪40年代末首次超过声速。上世纪60年代，美国SR-71“黑鸟”战略侦察机和苏联米格-25截击机飞行速度达到了3倍声速。而再高速度的飞行器的出现，就要等到新世纪一系列航空前沿技术的突破了。
所谓“高超声速”是指物体的速度超过5倍声速以上，即大于每小时6000千米。目前，高超声速飞行器主要包括3类：一是高超声速巡航导弹，二是高超声速飞机，三是美国已退役的航天飞机。
高超声速飞行器的技术难点，首先是必须配备适用于高超声速飞行的发动机。在飞行速度大于5倍声速的时候，传统的涡轮喷气、涡轮风扇发动机已经达到了其性能的极限，发动机的效率急剧下降，无法支持高超声速飞行。只有进气口速度为超声速的超燃冲压发动机，才能实现大气层内高超声速飞行。
超燃冲压发动机主要由进气道、隔离段、燃烧室与尾喷管组成。进气道通过一系列激波系对空气进行压缩,为燃烧室提供一定流量、温度、压力的气流,并点燃燃料。它整体结构相对简单，但飞行器自身速度必须已经处于高超声速状态，发动机才能持续工作的推动飞行器。
实现高超声速飞行另一个难题是飞行器机体气动加热问题，即所谓热障问题。飞行器在飞行时，由于激波和粘性的作用，机体周围因为剧烈的摩擦作用而使温度急剧升高，形成剧烈的气动加热环境。在数千度的高温下，一般飞行器结构根本无法承受。为克服热障，需要对飞行器进行专门的热防护设计。按防热机理的不同可分为：热沉防热、辐射防热、发汗冷却防热、以及烧蚀防热等。
高超声速飞行器技术作为航空和航天技术的结合点，还涉及高超声速空气动力学、计算流体力学、高温气动热力学、化学动力学、导航与控制、电子信息、材料结构、工艺制造等多门学科。它需要高超声速推进、机体/推进一体化设计、超声速燃烧、热防护、吸热型碳氢燃料、高超声速地面模拟和飞行试验等多项前沿技术的高度综合。
近年来，各国的科研机构、高校等研究机构广泛开展了高超声速飞行器关键技术的研究。其中，美国、俄罗斯、日本及我国均已经推出了自己的高超声速飞行器验证机并开展试飞。在未来的军事领域，高超声速飞行器很可能是改变战争面貌的革命性装备。
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