在二戰期間美國深深體會到航空技術帶來的好處，因此為了在戰後保持全球航空技術的優勢地位，美國政府授權NACA開展航空尖端技術的探索型研究，在之後的五十多年裡所取得一系列研究成果被應用到各個軍用飛機型號的研發中，從而確保美國航空技術的領先地位。本圖展示的就是貝爾公司研發的X-1型超音速飛行驗證機，雖然採用了直機翼，但是配置了火箭發動機，並於1947年成為人類歷史上第一架超越音速的飛機。
X-2驗證機，由美國貝爾公司於上個世紀五十年代初期在X-1基礎上研發一款用來探索2-3倍超音速飛行的驗證機，首次採用了後掠機翼佈局設計，從而對這種後掠翼的性能進行了詳細試驗研究。該型驗證機全部採用不鏽鋼材質，最大速度達到2.87馬赫，取得當是的世界飛行速度記錄。
X-3驗證機，美國道格拉斯公司研發的一款兩倍超音速驗證機，採用鈦合金材質，高翼載荷短翼設計。這一款驗證機的研究成果直接推動了F104戰鬥機的研發。
X-4驗證機，美國諾斯羅普公司研發的一款無平尾驗證機，這款驗證機在全機械式控制系統下進行了驗證飛行，最終得出結論，傳統機械人工控制方式下無平尾飛機技術可靠性不足。當然日後電傳操作系統應用成功之後，這種技術難題就被攻克了。
X-5驗證機，美國貝爾公司研發的一款用來研究可變後掠翼的驗證機，這款驗證機也是美國第一款可變後掠機翼飛機，其技術研究成果奠定了日後F14戰鬥機的設計基礎。
X-6驗證機，美國康維爾公司承擔的核動力飛機研製計劃，也就是日後的B-36轟炸機核動力化改造計劃，該計劃原本建造2架樣機，其中一架擔任核防護技術研究，就是X-6驗證機。
X-7驗證機，美國洛克希德公司承擔的高速飛行器研製計劃中的樣機，無人駕駛模式，配置衝壓發動機動力系統，飛行速度突破了3倍音速，為美國日後的各型導彈和高速飛行器研製建立基礎。
X-8驗證機，與其說是飛機，倒不如說是一枚高速飛行導彈更合適，這款驗證機採用液態燃料火箭發動機作為動力系統，通過轟炸機空投方式進行發射，最高速度能夠達到六倍音速，用來幫助美國研究高速飛行狀態下的空氣動力和氣動熱問題。
X-9驗證機，是美國貝爾公司為了研製ASM-A-2“淘氣鬼”空對地核導彈空氣動力學性能和控制系統，研發了一款縮比試驗型樣機。這款驗證機由轟炸機空投發射，最大速度達到1.6馬赫，射程只有80km。
X-10驗證機，美國北美公司為了研發一款洲際巡航導彈而研製的一款無人駕駛技術驗證機，其實用今天的標準來看就是一款可以超音速飛行的無人機，最大飛行速度達到2倍音速，全部使用無線電指令遙控進行。其實加上武器，這就是一款典型的攻擊型無人機了。
X-11驗證機，美國康維爾公司為研發洲際彈道導彈而研製的一款高空高速導彈驗證機，其外形與現代彈道導彈極其類似，1957-1958年間進行了八次發射試驗，成功次數為四次，成功概率50%。
X-12驗證機，是X-11技術驗證機的後續項目，同樣由康維爾公司負責研發，目的是為了研究彈道導彈在地軌道的飛行情況。1958年間進行了九次發射，其中五次成功，成功概率優於X-11，並且還將一枚衛星送入到地球近地軌道。
X-13驗證機，美國瑞恩航空牽頭實施的針對垂直起降技術的研究計劃，採用三角翼佈局+三垂尾設計，配置一臺勞斯萊斯渦噴發動機，全機重量3.7噸，推重比達到1.48。在試飛過程中X-13完成了垂直起飛、空中懸停、懸停轉前飛、前飛轉懸停的全週期飛行科目。
X-14驗證機，美國貝爾公司負責進行的一項垂直起降技術研究計劃，採用開放式座艙，配置兩臺渦噴發動機，全機重量1.9噸，垂直飛行過程不需要依賴任何輔助設備。在其試飛生涯中未發生任何一起事故，堪稱奇蹟。
X-15驗證機，美國北美航空公司為美國空軍進行的一項高空高超音速技術研究計劃，驗證機外形如同一枚帶有短翼的導彈，配置兩臺渦噴發動機，座艙內容納一名飛行員，由B-52轟炸機攜帶至空中進行投放，然後由飛行員駕駛衝向100km的高度，之後返回地面跑道。這一計劃為後面研發航天飛機提供了重要的技術數據。
X-16驗證機，美國貝爾公司為美國空軍研發高空偵察機的一款驗證機，全機採用輕量化設計，並同步委託普惠公司進行J57型渦噴發動機的研發。不過這一項目沒有實施下去，第一架X-16驗證機完成80%即停止，但是該項目所取得的技術成果全部應用到日後U-2高空偵察機上面。
X-17驗證機，美國洛克希德公司牽頭進行的一項彈道導彈返回大氣層技術研究計劃，該驗證機本身就是一款小型彈道導彈，採用三級固體火箭發動機，最大射程400km，再入大氣層的速度可以達到14.5倍音速。
X-18驗證機，美國希爾航空公司負責研發的一款傾轉旋翼運輸機項目，採用兩臺渦軸發動機+共軸雙槳動力模式，機翼則採用液壓旋轉裝置，可以在飛行過程中旋轉90度。該項目進行了大量的試驗，獲取了非常寶貴的試驗數據，雖然該項目最後被終止研發，但是其所取得的成果為日後XC-142傾轉旋翼運輸機以及V-22魚鷹直升機的成功奠定了基礎。
X-19驗證機，美國寇蒂斯-萊特公司負責的一項傾轉旋翼直升機項目，與X-18不同，X-19採用了前後兩個可傾轉機翼佈局，配置了四臺渦軸發動機，全機重量達到6噸，最大前飛速度可以達到730km/h，超越當時所有直升機。不過這一項目進展並不順利，寇蒂斯-萊特公司只製造了兩架原型機，第一架原型機在試飛過程中墜毀，從而導致項目下馬。
X-20驗證機，美國波音公司研發的一款往返太空的“空天飛機”，外形如同一款三角形飛鏢，內部容納四名機組成員，自身配置一臺火箭發動機。但是其發射卻是使用一枚大型火箭來進行助推，在進入軌道後分離，之後依靠飛機自己的動力來飛行，最大速度達到28000km/h,返回地面時採用滑撬方式著陸。不過，該計劃由於費用過高導致美國空軍放棄後續研究支持。
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