高超音速被视为下一代飞行技术，它一般指飞行速度超过5倍音速（约6000公里/小时）以上。高超音速飞机采用的超音速冲压发动机，被普遍认为是继螺旋桨和喷气推进之后的第三动力革命。高超音速飞机除了速度优势外，还具有轨迹复杂的特点，令拦截更加困难。不过高超音速飞机存在着技术门槛高，研制难度大等诸多问题，目前只有美国和俄罗斯、中国等少数国家展开了相关研究，并取得一定成果。具体来说，研发高超音速飞机需要克服以下技术难题。
无侦-8高空高速无人侦察机采用火箭发动机
首先：发动机研发困难
以飞非火箭动力高超音速飞机为例，要将在大气层内飞行的速度提高到5倍音速以上，冲压发动机必须利用超音速气流燃烧燃料。虽然超音速冲压发动机进气口形状特殊，能减缓吸入气流的速度，但无法将气流的速度降低至亚音速，因此带来一个大难题：将冲压发动机吸入的超音速气流并且在超音速气流中点燃燃料，其难度无异于“在龙卷风中点燃一根火柴”。目前冲压发动机也就在一些导弹技术上得以实现。
SR-71侦察机也只是使用两台普惠J-58-1变循环发动机，无法进行高超音速飞行
其次：气动控制难度大
目前，人类对高超音速高空飞行过程中复杂气流场的分析与预测，以及大空域和宽马赫数下的飞行控制还知之甚少。需要进行大量的高速风洞测试，计算机模拟，更需要进行实际飞行测试，技术难度和研发风险都非常大，这就需要模拟高超音速的风洞实验室和实体飞行器，两者本身就是高门槛。
全球第一款高超音速滑翔弹道导弹东风-17公开亮相
美国HTV-2高超音速飞机器飞行速度要经历从22倍音速再入，16倍音速以上速度开始滑行，最后减速到4倍音速的过程，飞行高度也从6000千米左右开始，最后降到20~30千米，飞行距离达5500千米，其横向机动能力，也有2000千米。如何在高超音速飞行条件下，进行气动控制，是HTV-2高超音速飞机研发过程中最大的难题。
HTV-2高超音速飞机器飞行过程，和东方17同理
再次：防热系统和结构设计困难
由于高超音速飞机要进行5倍音速以上的飞行，即使飞行高度在空气稀薄的高空，气动加热现象仍然非常严重。因此，为了保证飞行过程中飞机的安全，需要使用耐高温、耐氧化、结构强度高的先进航空材料，同时要精心设计飞机的气动外形和壳体工艺。此外高超音速飞机在高温高压条件下密封和连接技术、隔热耐热透波的一体化材料以及制造工艺，同样是热防护系统要面临的巨大挑战。
洛克希德马丁公司HTV-2高超音速飞行器曾经解体
高超音速飞机在面对外部超高温的同时，内部要保护常温，以保证内部载荷和设备的正常运行。美国洛克希德马丁公司HTV-2在第2次飞行实验时，仍然因结构对材料应力及内外温差考虑不足问题解体失败，以致于洛克希德马丁公司放弃HTV-2，开始研制HTV-3X“黑燕”高超音速飞机。
更加高端的HTV-3X“黑燕”高超音速飞机凶吉未卜
最后：制导、导航和控制技术难度大
制导、导航和控制技术（简称GNC）。是高超音速飞机，完成任务的技能保障，但高超音速飞机面对的GNC技术难度要比传统飞机大得多，目前人类对高层大气的了解仍十分有限，高超音速飞机，在高空稀薄大气中飞行时会出现长时间的黑障，主要原因是机体温度过高，会产生等离子体包裹住机体，因此产生的等离子体会屏蔽电磁信号（飞船再入大气层时的无法通讯就是源于此），使地面遥控指令传送不到飞行器上，控制系统就必须强大到能自主收集信息并飞行。
美国X-51A乘波器进行高速音速飞行试验时因“黒障”失联而失败
这种“黒障”限制了地面指令、卫星导航等技术的运用。在高超音速飞行状态下，来自外界或是本身微小的扰动就会被加速放大，从而带来巨大的麻烦。因此飞控传感器和控制系统需要尽快对姿态异常作出反应。此外，GNC系统必须根据飞机先进气动布局和控制机构进行设计，其难度可想而知。
俄罗斯匕首高超音速武器
俄罗斯在高超声速武器领域的发展可谓突飞猛进。其中，最具代表性的就是率先列装了“匕首”空射高超声速导弹和“先锋”高超声速战略洲际导弹，号称成为世界上第一个正式装备高超声速武器的国家。但和东方大国一样走的是“捷径”，利用火箭技术实现的高超音速，而高超音速冲压发动机依然不见“踪影”。而俄罗斯材料问题依然没有解决，这两款武器都没有量产。
曾经神秘的美国冲压发动机的D-21无人机曾在我国境内坠毁
总而言之：
原本在发动机领域“独领风骚”的美国痴心不改，专注于冲压发动机的时候，发现自己忽略了其他三个问题，这也是其高超音速飞行器（武器）暂时落后的原因。其实俄罗斯在最基本的材料研发上“捉襟见肘”，或许在未来一段时间内，实用化高超音速武器仍是东方大国的“独家”武器，但真正意义上的高超音速长航、反复再入飞行器还有待时日。
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