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人类飞行的历史，是不断认识自然的历史，是不断掌握自然发展规律的历史。早在古代人们就有“飞天”的梦想。现在人们不仅飞上天去，还要越飞越快、越飞越高、越飞越远。这就是飞行器的发展史，飞行器的发展离不开发动机，所以也可以说飞行器的发展史是飞行器和发动机相互依存、共同发展的历史。
亚声速飞行
美国的莱特兄弟从研究滑翔机开始，在1900年完成第一次滑翔机载人飞行试验，在1903年12月7日，发明了飞机，实现了人类的首次飞行。飞机采取双翼形式，机翼面积45米2。使用的是8.8千瓦的活塞式汽油发动机，它带动螺旋桨，以产生推动力使飞机前进。飞机总重340千克，第一次空中停留时间12秒，飞行高度2-3米，只飞行了36.5米远，但这是一个了不起的开始，是飞行史上第一个里程碑。1905年第一架实用型飞机——“飞行者”3号问世。
在发明飞机后30年间，飞机和发动机技术得到了快速发展，飞机由双翼机发展为单翼机，活塞发动机相继装备了数百万架军用机、运输机、旅客机。30年代末。飞机速度已达到500千米／小时。
飞行速度的提高，要求有更大功率的发动机。随着功率的增加，活塞发动机的重量也迅速增大。另外，当飞行速度接近800千米／小时后，螺旋桨的桨尖速度已接近声速，螺旋桨的效率随着飞行速度的增加急剧下降，“音障”成为一大障碍。解决问题的办法是对飞机和发动机进行革新。
20世纪30年代末，英国人弗兰克·惠特尔和德国人汉斯·冯·奥海因几乎同时发明了涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机由压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管组成，来流空气在压气机中减速增压，气流在燃烧室中进行等压燃烧，燃气流经涡轮膨胀，向压气机输出功率，最后燃气经尾喷管排出，产生反作用推力。这种发动机具有较高的推重比。1939年8月27日，德国人亨克尔设计了第一台以涡轮喷气发动机为动力的单翼机，飞行速度达到每小时700千米。二战末期，德国的Me-262新型战斗机最大速度达到870千米／小时，是世界上第一种实战喷气式战斗
机。其后，涡轮喷气发动机在航空上占据了统治地位。
超声速飞行
超声速飞行的飞机在设计上采用既薄又短的机翼，翼面平滑，机翼后掠或呈三角形。机身做成尖头细长体，大大降低了超声速飞行的阻力。1947年10月14日，查尔斯·耶格尔驾驶X-1，在12800米的高空使飞行速度达到1078千米／小时，相当于马赫数1.015，跨过了音障，实现了超声速飞行，被称为航空史上第二个里程碑。在这以后，超声速飞机得到了迅速发展。在动力上也出现了涡轮风扇发动机、涡轮螺桨发动机。1958年，F－104和米格-21又将飞行马赫数提高到了2，F-15和Su-27等飞机飞行马赫数达到了2.5以上。耐高温的钛合金及隔热装置、冷却系统的应用使美国的SR-71“黑鸟”和苏联的米格－25实现了马赫数3的梦想。
速度的继续提高，也受到了涡喷发动机的限制，因为增大涡喷发动机的功率，就要提高压气机的压缩比和燃烧室的燃烧温度，燃烧室温度的提高，要与涡轮叶片能够承受的温度相匹配。现在使用的有冷却的单晶涡轮导向叶片，也只能允许涡轮前温度在1600～1700℃之间，温度再高受到材料的限制。
提高飞行速度路在何方?冲压喷气发动机出现了。冲压喷气发动机概念是在1913年由法国人瑞内·劳伦提出的。冲压发动机由进气道、燃烧室和尾喷管组成。超声速来流空气通过多激波系在进气道中减速增压，将速度能转变为压力能，压缩后的亚声速空气进入燃烧室实行等压燃烧，使用航空煤油燃料，用火药点火器或电火花塞点火，燃烧室内设置火焰稳定器，用以保持高效燃烧。生成的高温燃气通过收敛形或收敛扩散形喷管加速排出，
产生反作用推力。因为在进气道中滞止空气的压力已经足够大，这种发动机没有必要再设置压气机，因而也就无需涡轮带动压气机，这就省去了压气机和涡轮发动机两大复杂的部件，所以)中压发动机结构简单、无转动部件。燃烧温度高，推力大，重量轻，成本低。采用亚声速燃烧的冲压发动机可工作在马赫数2～6，在马赫数3左右具有良好的经济性，现多用于超音速靶机和战术导弹上。这种发动机的缺点是不能自行起动，需要其它发动机，例如固体火箭发动机助推到一定速度才能工作。
随着技术的发展，冲压发动机类型增多。早期的如美国的“波马克”导弹，外挂两个冲压发动机，在1960年装备空军防空部队，采用固体助推器垂直发射，射程可达740千米。后来技术不断发展，出现了整体式固体火箭冲压发动机，如俄罗斯于1986年装备的Kh-31空地反辐射导弹，飞行马赫数3.5，发动机位于导弹后部，使用4个旁侧进气道进气，助推器直接塞入发动机的燃烧室中，当助推器工作完毕，助推器从燃烧室中退出，转为冲压发动机工况。这种设计使飞行器阻力大为减少，结构更为紧凑。现在以亚燃冲压发动机为动力的飞行器速度最快的当属俄罗斯GELA飞行试验器，其直径为960毫米，在飞行高度24～32千米时，速度可达到马赫数4.2-4.5。在外形上，采用额下进气道，进气道很长的楔板起到了空气预压缩的作用。据称，飞行器已进行了飞行试验。
高超声速飞行
再提高飞行速度，使用亚燃冲压发动机遇到极大的困难。因为随着飞行马赫数的增加，来流的滞止温度和滞止压力急剧增加，马赫数4时滞止温度达到铝的熔点；马赫数5.5时，滞止温度达到不锈钢的熔点；马赫数7时，滞止温度达到氧化铝的熔点；马赫数8.5时，滞止温度达到煤油所能达到的最高温度，完全失去了加热的能力。
人们在大气中能否进行高超声速巡航飞行呢?技术没有止境，高超声速冲压发动机，或称超燃冲压发动机应运而生了。超燃冲压发动机的先驱是美国纽约大学的安东尼奥·费里、霍普金斯大学戈登·迪热尔和佛瑞德·比利希。超燃冲压发动机也有压缩、加热、膨胀、排气等过程。高超声速气流进入高超声速进气道，一部分压缩靠飞行器前体外压缩实现，一部分压缩在内通道实现。与亚燃冲压发动机不同的是，它的出口是超声速气流，因而降低了气流在燃烧室中的静温和静压。超燃燃烧室是一个扩张通道，在燃烧室中进行高亚声速或超声速燃烧，燃烧室某处将形成热力喉道，在尾喷管中继续加速，这种尾喷管一般是非对称的，没有几何喉道。这种发动机减少了发动机负荷和热分解损失，提高了发动机总效率，其工作马赫数可达3～16。高超声速飞行器的显著特点是机体与发动机高度一体化，发动机利用飞机机身前体作为进气道的外压缩面，利用飞机机身后体作为尾喷管膨胀面，发动机与机身连成一体，飞行器下表面既用于产生气 动力，又起到推进作用，湿面积大为减少，极大地降低了飞行器外阻。这种发动机可用于高超声速巡航导弹、高超声速飞机、空天飞机上。高超声速巡航导弹可在十分钟内打击近千千米外的且标：高超声速飞机可在两小时内到达世界上任何地点。最诱人的前景是空天飞机，它将能够像普通飞机一样起飞，以高超声速在大气层中飞行；与火箭发动机组合可以直接加速进入地球低轨道，能够返回并再入大气层，像普通飞机一样在大气层中滑翔降落；将能够重复使用，极大地降低进入空间的使用成本并提高安全性；将实现航空和航天的融合，在未来的空间控制和空间利用中发挥重要作用。
高超声速技术是当代科学技术发展前沿。它要突破“热障”，在大气层中实现高超声速巡航飞行，它将改变航空航天飞行面貌，它将是航空史上的第三次革命。国外对高超声速技术的研究已有50年的历史，在技术上遇到了从来没有的挑战，如高超声速空气动力学、超声速燃烧学、高温材料和热防护、燃料、制导控制、计算流体力学、试验技术等等。
美国从1960年就进行了超燃冲压发动机的研究。美国曾计划用X-15做轴对称超燃冲压发动机HRE的飞行试验，在X-15机身下悬挂HRE模型。1967年10月3日飞行速度达到了马赫数6～7，但由于激波交叉干扰的原因，飞机与发动机挂架发生结构性损坏，带飞试验没有成功。奇怪的是美国在验证超燃冲压发动机技术的关键时刻，于1968年1月终止了X-15计划，因而也终止了HRE飞行试验。美国失去了第一次通过飞行试验验证超燃冲压发动机的机会。1992年，与美国HRE近似的、俄罗斯的Kholod第一次飞上了天，并取得成功，之后法国和美国均与俄罗斯合作。继续进行了数次试验。
1986年2月4日美国宣布推行NASP计划，发展可完全重复使用、单级入轨、水平起降、超燃冲压发动机推进的空天飞机。提出NASP计划建议的是1967年毕业的年轻人罗伯特·威廉姆斯。他的大胆设想，引起全世界的注意，被认为是未来飞行器的发展方向。NASP最重要的研究内容是发展从超声速到高超声速飞行的超燃冲压发动机，进行了大量的发动机理论、设计、模型试验研究等工作。但在1994年美国宣布NASP计划结束。面对这样大的项目，美国上得快，下得也快，最主要原因是特别关键的超燃冲压发动机尚没有得到充分验证，上天计划缺乏依据。但通过NASP计划在技术上取得了重大进展，发展了超燃发动机设计方法，发展了试验设备和测试技术，建立了数据库，研究了新材料和热结构。NASP的工作为超燃发动机的发展开辟了道路。
在NASP下马以后，美国总结了发展高超声速技术的经验，于1996年制定了先进高超声速吸气式推进计划(Hy－per-X)，目的是验证试验技术、计算方法和设计分析工具。验证使用氢燃料和碳氢燃料超燃冲压发动机的飞行器技术。X-43A飞行器作为Hyper-X的实验飞行器，长3.6米，宽1.5米，飞行速度7～10马赫，飞行高度33000～36000米。X-43A飞行试验的目标是证明一体化设计和使用氢燃料和碳氢燃料超燃冲压发动机的性能和可操作性。
X-43用“飞马座”火箭助推，吊挂在B-52飞机翼下，在5200～13000米的高度投放。用助推火箭加速至试验条件(马赫数7或10)，助推器与X-43分离，然后点火工作。2004年3月27日美国B-52在12000米高空投放了“飞马座”携带的X-43A验证机，在分离5秒后，助推器点火，火箭爬升到28500米，X-43A分离，超燃冲压发动机起动，依靠自身动力爬升，最高速度达7.0马赫，被称为是“莱特兄弟首次飞行以来，航空技术的最大突破”。
紧接着，2004年11月16日，X-43A进行了马赫数10的飞行试验。X-43A由B-52B携带升空，在12000米高空分离，“飞马座”助推火箭将X-43A推至大约33800米高空，X-43A与火箭分离2.5秒后，超燃冲压发动机点火，发动机持续工作10～12秒，速度达到9.8马赫。X-43A的10马赫飞行试验的难度更大，这时驻点温度达3310℃，在地面难以进行较长时间的试验，所以在地面上只进行了工作时间极短的5毫秒激波风洞试验。
X-43A的马赫7和10的飞行创造了以吸气式发动机为动力的飞行器的最高速度，连续打破世界纪录，标志着高超声速巡航飞行的到来。
美国正在研制X-51A飞行验证器，预计仍将由亚声速飞行器带上空中，依靠火箭助推达到预定飞行速度和高度。X-51A靠自身能力由4.5马赫加速到马赫数6左右，超燃冲压发动机将使用碳氢燃料，飞行5分钟，今年将进行第一次飞行试验。它将推动实际应用高超飞行器的诞生。
新中国成立以来，我国的航空、航天技术取得了令人瞩目的成就，展望未来，我国一定能在世界航空、航天领域中进入先进民族之林。
亚声速飞行
美国的莱特兄弟从研究滑翔机开始，在1900年完成第一次滑翔机载人飞行试验，在1903年12月7日，发明了飞机，实现了人类的首次飞行。飞机采取双翼形式，机翼面积45米2。使用的是8.8千瓦的活塞式汽油发动机，它带动螺旋桨，以产生推动力使飞机前进。飞机总重340千克，第一次空中停留时间12秒，飞行高度2-3米，只飞行了36.5米远，但这是一个了不起的开始，是飞行史上第一个里程碑。1905年第一架实用型飞机——“飞行者”3号问世。
在发明飞机后30年间，飞机和发动机技术得到了快速发展，飞机由双翼机发展为单翼机，活塞发动机相继装备了数百万架军用机、运输机、旅客机。30年代末。飞机速度已达到500千米／小时。
飞行速度的提高，要求有更大功率的发动机。随着功率的增加，活塞发动机的重量也迅速增大。另外，当飞行速度接近800千米／小时后，螺旋桨的桨尖速度已接近声速，螺旋桨的效率随着飞行速度的增加急剧下降，“音障”成为一大障碍。解决问题的办法是对飞机和发动机进行革新。
20世纪30年代末，英国人弗兰克·惠特尔和德国人汉斯·冯·奥海因几乎同时发明了涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机由压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管组成，来流空气在压气机中减速增压，气流在燃烧室中进行等压燃烧，燃气流经涡轮膨胀，向压气机输出功率，最后燃气经尾喷管排出，产生反作用推力。这种发动机具有较高的推重比。1939年8月27日，德国人亨克尔设计了第一台以涡轮喷气发动机为动力的单翼机，飞行速度达到每小时700千米。二战末期，德国的Me-262新型战斗机最大速度达到870千米／小时，是世界上第一种实战喷气式战斗
机。其后，涡轮喷气发动机在航空上占据了统治地位。
超声速飞行
超声速飞行的飞机在设计上采用既薄又短的机翼，翼面平滑，机翼后掠或呈三角形。机身做成尖头细长体，大大降低了超声速飞行的阻力。1947年10月14日，查尔斯·耶格尔驾驶X-1，在12800米的高空使飞行速度达到1078千米／小时，相当于马赫数1.015，跨过了音障，实现了超声速飞行，被称为航空史上第二个里程碑。在这以后，超声速飞机得到了迅速发展。在动力上也出现了涡轮风扇发动机、涡轮螺桨发动机。1958年，F－104和米格-21又将飞行马赫数提高到了2，F-15和Su-27等飞机飞行马赫数达到了2.5以上。耐高温的钛合金及隔热装置、冷却系统的应用使美国的SR-71“黑鸟”和苏联的米格－25实现了马赫数3的梦想。
速度的继续提高，也受到了涡喷发动机的限制，因为增大涡喷发动机的功率，就要提高压气机的压缩比和燃烧室的燃烧温度，燃烧室温度的提高，要与涡轮叶片能够承受的温度相匹配。现在使用的有冷却的单晶涡轮导向叶片，也只能允许涡轮前温度在1600～1700℃之间，温度再高受到材料的限制。
提高飞行速度路在何方?冲压喷气发动机出现了。冲压喷气发动机概念是在1913年由法国人瑞内·劳伦提出的。冲压发动机由进气道、燃烧室和尾喷管组成。超声速来流空气通过多激波系在进气道中减速增压，将速度能转变为压力能，压缩后的亚声速空气进入燃烧室实行等压燃烧，使用航空煤油燃料，用火药点火器或电火花塞点火，燃烧室内设置火焰稳定器，用以保持高效燃烧。生成的高温燃气通过收敛形或收敛扩散形喷管加速排出，
产生反作用推力。因为在进气道中滞止空气的压力已经足够大，这种发动机没有必要再设置压气机，因而也就无需涡轮带动压气机，这就省去了压气机和涡轮发动机两大复杂的部件，所以)中压发动机结构简单、无转动部件。燃烧温度高，推力大，重量轻，成本低。采用亚声速燃烧的冲压发动机可工作在马赫数2～6，在马赫数3左右具有良好的经济性，现多用于超音速靶机和战术导弹上。这种发动机的缺点是不能自行起动，需要其它发动机，例如固体火箭发动机助推到一定速度才能工作。
随着技术的发展，冲压发动机类型增多。早期的如美国的“波马克”导弹，外挂两个冲压发动机，在1960年装备空军防空部队，采用固体助推器垂直发射，射程可达740千米。后来技术不断发展，出现了整体式固体火箭冲压发动机，如俄罗斯于1986年装备的Kh-31空地反辐射导弹，飞行马赫数3.5，发动机位于导弹后部，使用4个旁侧进气道进气，助推器直接塞入发动机的燃烧室中，当助推器工作完毕，助推器从燃烧室中退出，转为冲压发动机工况。这种设计使飞行器阻力大为减少，结构更为紧凑。现在以亚燃冲压发动机为动力的飞行器速度最快的当属俄罗斯GELA飞行试验器，其直径为960毫米，在飞行高度24～32千米时，速度可达到马赫数4.2-4.5。在外形上，采用额下进气道，进气道很长的楔板起到了空气预压缩的作用。据称，飞行器已进行了飞行试验。
高超声速飞行
再提高飞行速度，使用亚燃冲压发动机遇到极大的困难。因为随着飞行马赫数的增加，来流的滞止温度和滞止压力急剧增加，马赫数4时滞止温度达到铝的熔点；马赫数5.5时，滞止温度达到不锈钢的熔点；马赫数7时，滞止温度达到氧化铝的熔点；马赫数8.5时，滞止温度达到煤油所能达到的最高温度，完全失去了加热的能力。
人们在大气中能否进行高超声速巡航飞行呢?技术没有止境，高超声速冲压发动机，或称超燃冲压发动机应运而生了。超燃冲压发动机的先驱是美国纽约大学的安东尼奥·费里、霍普金斯大学戈登·迪热尔和佛瑞德·比利希。超燃冲压发动机也有压缩、加热、膨胀、排气等过程。高超声速气流进入高超声速进气道，一部分压缩靠飞行器前体外压缩实现，一部分压缩在内通道实现。与亚燃冲压发动机不同的是，它的出口是超声速气流，因而降低了气流在燃烧室中的静温和静压。超燃燃烧室是一个扩张通道，在燃烧室中进行高亚声速或超声速燃烧，燃烧室某处将形成热力喉道，在尾喷管中继续加速，这种尾喷管一般是非对称的，没有几何喉道。这种发动机减少了发动机负荷和热分解损失，提高了发动机总效率，其工作马赫数可达3～16。高超声速飞行器的显著特点是机体与发动机高度一体化，发动机利用飞机机身前体作为进气道的外压缩面，利用飞机机身后体作为尾喷管膨胀面，发动机与机身连成一体，飞行器下表面既用于产生气 动力，又起到推进作用，湿面积大为减少，极大地降低了飞行器外阻。这种发动机可用于高超声速巡航导弹、高超声速飞机、空天飞机上。高超声速巡航导弹可在十分钟内打击近千千米外的且标：高超声速飞机可在两小时内到达世界上任何地点。最诱人的前景是空天飞机，它将能够像普通飞机一样起飞，以高超声速在大气层中飞行；与火箭发动机组合可以直接加速进入地球低轨道，能够返回并再入大气层，像普通飞机一样在大气层中滑翔降落；将能够重复使用，极大地降低进入空间的使用成本并提高安全性；将实现航空和航天的融合，在未来的空间控制和空间利用中发挥重要作用。
高超声速技术是当代科学技术发展前沿。它要突破“热障”，在大气层中实现高超声速巡航飞行，它将改变航空航天飞行面貌，它将是航空史上的第三次革命。国外对高超声速技术的研究已有50年的历史，在技术上遇到了从来没有的挑战，如高超声速空气动力学、超声速燃烧学、高温材料和热防护、燃料、制导控制、计算流体力学、试验技术等等。
美国从1960年就进行了超燃冲压发动机的研究。美国曾计划用X-15做轴对称超燃冲压发动机HRE的飞行试验，在X-15机身下悬挂HRE模型。1967年10月3日飞行速度达到了马赫数6～7，但由于激波交叉干扰的原因，飞机与发动机挂架发生结构性损坏，带飞试验没有成功。奇怪的是美国在验证超燃冲压发动机技术的关键时刻，于1968年1月终止了X-15计划，因而也终止了HRE飞行试验。美国失去了第一次通过飞行试验验证超燃冲压发动机的机会。1992年，与美国HRE近似的、俄罗斯的Kholod第一次飞上了天，并取得成功，之后法国和美国均与俄罗斯合作。继续进行了数次试验。
1986年2月4日美国宣布推行NASP计划，发展可完全重复使用、单级入轨、水平起降、超燃冲压发动机推进的空天飞机。提出NASP计划建议的是1967年毕业的年轻人罗伯特·威廉姆斯。他的大胆设想，引起全世界的注意，被认为是未来飞行器的发展方向。NASP最重要的研究内容是发展从超声速到高超声速飞行的超燃冲压发动机，进行了大量的发动机理论、设计、模型试验研究等工作。但在1994年美国宣布NASP计划结束。面对这样大的项目，美国上得快，下得也快，最主要原因是特别关键的超燃冲压发动机尚没有得到充分验证，上天计划缺乏依据。但通过NASP计划在技术上取得了重大进展，发展了超燃发动机设计方法，发展了试验设备和测试技术，建立了数据库，研究了新材料和热结构。NASP的工作为超燃发动机的发展开辟了道路。
在NASP下马以后，美国总结了发展高超声速技术的经验，于1996年制定了先进高超声速吸气式推进计划(Hy－per-X)，目的是验证试验技术、计算方法和设计分析工具。验证使用氢燃料和碳氢燃料超燃冲压发动机的飞行器技术。X-43A飞行器作为Hyper-X的实验飞行器，长3.6米，宽1.5米，飞行速度7～10马赫，飞行高度33000～36000米。X-43A飞行试验的目标是证明一体化设计和使用氢燃料和碳氢燃料超燃冲压发动机的性能和可操作性。
X-43用“飞马座”火箭助推，吊挂在B-52飞机翼下，在5200～13000米的高度投放。用助推火箭加速至试验条件(马赫数7或10)，助推器与X-43分离，然后点火工作。2004年3月27日美国B-52在12000米高空投放了“飞马座”携带的X-43A验证机，在分离5秒后，助推器点火，火箭爬升到28500米，X-43A分离，超燃冲压发动机起动，依靠自身动力爬升，最高速度达7.0马赫，被称为是“莱特兄弟首次飞行以来，航空技术的最大突破”。
紧接着，2004年11月16日，X-43A进行了马赫数10的飞行试验。X-43A由B-52B携带升空，在12000米高空分离，“飞马座”助推火箭将X-43A推至大约33800米高空，X-43A与火箭分离2.5秒后，超燃冲压发动机点火，发动机持续工作10～12秒，速度达到9.8马赫。X-43A的10马赫飞行试验的难度更大，这时驻点温度达3310℃，在地面难以进行较长时间的试验，所以在地面上只进行了工作时间极短的5毫秒激波风洞试验。
X-43A的马赫7和10的飞行创造了以吸气式发动机为动力的飞行器的最高速度，连续打破世界纪录，标志着高超声速巡航飞行的到来。
美国正在研制X-51A飞行验证器，预计仍将由亚声速飞行器带上空中，依靠火箭助推达到预定飞行速度和高度。X-51A靠自身能力由4.5马赫加速到马赫数6左右，超燃冲压发动机将使用碳氢燃料，飞行5分钟，今年将进行第一次飞行试验。它将推动实际应用高超飞行器的诞生。
新中国成立以来，我国的航空、航天技术取得了令人瞩目的成就，展望未来，我国一定能在世界航空、航天领域中进入先进民族之林。