高超音速飞机(hypersonic aircraft) 最大飞行速度大于5倍音速的飞机。目前正在研制中，尚未实用。 高超音速飞机实现高超音速飞行，必须有相应的动力装置，解决高强度激波、表面温度、噪声和音爆等问题。①解决相应动力装置。涡轮喷气发动机在飞机飞行马赫数大于3.5之后，性能会迅速下降。如果飞机使用火箭发动机则携带氧化剂和燃料的负担过重。虽然冲压喷气发动机马赫数在3.5～6之间可以有较好的性能，但压力和温度会有较大的损失。马赫数大于6时，使用碳氢燃料在超音速气流中燃烧的冲压喷气发动机较为适宜。巡航马赫数大于4时，使用涡喷/冲压喷气/超燃冲压喷气混合发动机是一个较好的方案。②接受高强度激波的挑战。风洞试验初步表明，马赫数为5～6时，巡航升阻比在5.5～6.0之间。采用乘波优化方案可进一步提高升阻比。③解决表面温度问题。高超音速飞行会遇到恶劣的热环境。作为一级入轨的航天飞机X-30的表面温度达到840～1 840℃，除需发展能长时间耐高温的轻合金材料、非金属复合材料外，突出的难点是结构和热管，须考虑材料的热膨胀系数问题，以免翘曲或裂缝。马赫数大于5时，发动机构件需进行有效的冷却。马赫数接近15时，必须对机身结构的某些部分进行有效的冷却。④解决噪声和音爆问题。高超音速飞机投入使用会遇到比超音速飞机更为严重的噪声和音爆问题，必须有效解决。

高超音速飞机的研究工作和航天飞机研究存在着紧密的联系。1994年终止的X-30飞机就是作为一级入轨的航天飞机进行研究的。德国的桑格尔(sanger)则是作为二级入轨的航天飞机的第一级被研究的。