众所周知，喷气式发动机需求在大气层中吸入氛围，无需照顾氧化剂，但没法在大气层外事情，且合用速率较小；而火箭发动机自带氧化剂，能够事情在大气层表里，利用速率范围较广，但照顾的氧化剂较粗笨，比冲小。目前假想的空天飞机的动力普通为采取超音速燃烧冲压发动机+火箭发动机或涡轮喷气+冲压喷气+火箭发动机的组合动力体例。但超燃冲压发动机的研制上存在相称多的技术题目，而多种发动机的组合体例又使布局变得过于庞大和不成靠。
1986年，美国提出研制代号为x－30的完整反复利用的单级程度起阵的“国度航空航天飞机”，其特性是采取组合式超音速燃烧冲压喷气发动机。英国提出了一种名叫“霍托尔”（或译“霍托克”，意为“程度起落航空航天飞机”）的单级程度起降空天飞机，其特性是采取一种全新的氛围液化循环发动机。90年代，他们又提出了一个技术风险小，开辟用度低的新计划。德国则提出两级程度起降空天飞机“桑格尔”，第一级实际上相称于一架超音速运输机，第二级是以火箭发动机为动力的有翼飞翔器。两级都能别离程度着陆。法国和日本也提出过本身的空天飞机假想。
空天飞机在腾飞上升阶段要接受发动机的打击力、振动、氛围动力等的感化，在返回再入阶段要接受颤振、科振、起落架摆振等的感化。在这类环境下，防热体系既要保持杰出的气动形状，又要能耐久反复利用，保护便利，以是其技术难度是相称大的。
航天飞机返回再入大气层的氛围动力学题目，曾经破钞了科学家们多年的心血，作了约10万小时的风洞实验。空天飞机的氛围动力学题目比航天飞机庞大很多。因为飞机速率窜改大，马赫数从0窜改到25；飞翔高度窜改大，从空中到几百千米高的外层空间；返回再入大气层时下行时候长，航天飞机只要十几分钟，空天飞机则为l～2小时。
生长空天飞机的首要目标是想降落空天之间的运输用度。其路子归纳起来首要有三条：一是充分操纵大气层中的氧，以减少飞翔器照顾的氧化剂，从而减轻腾飞重量；二是全部飞翔器全数反复利用，除耗损推动剂外不丢弃任何部件；三是程度腾飞，程度降落，简化腾飞（发射）和降落（返回）所需的园地设施和操纵法度，减少维修用度。
空天飞机飞翔速率很快，便于实现环球范围内的快速客运，地球上任何两个都会间的飞翔时候都用不了2个小时。美国设想的一种空天飞机，搭客305人，可在32千米高度和1.2万千米航程内巡航，其巡航速率高达5马赫数。固然航天飞机比起一次利用的运载火箭进步了一大步，但仍有诸如毛病频繁，用度高贵等很多不敷。而空天飞机与航天飞机分歧，它的空中设施简朴，保护利用便利，操纵用度低，在浅显的大型机场上就能程度腾飞和降落，具有普通航路班机的飞翔频次。这类飞机的外型与大型客机类似，更多地具有飞机的长处。它以液氢为燃料，在大气层飞翔时，充分操纵大气中的氧气。加上它能够上百次的反复利用，真正实现了高效能和低用度的长处。据预算，用它发射近地卫星用度只要航天飞机的1/5，而发射地球同步卫星用度则可减少一半。这使空天飞机期近将到来的空间商务合作中立于不败之地。