当空天飞机以6倍于音速以上的速率在大气层中飞翔时，氛围阻力将急剧上升，以是其形状必须高度流线化。亚音速飞机常采取的翼吊式发动机已不能利用．需求将发动机与机身归并，以构成高度流线化的团体形状。即让前机身包容发动机吸人氛围的进气道，让后机身包容发动机排气的喷管。这就叫做“发动机与机身一体化”。
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。
1、新构思的吸气式发动机
因为，空天飞机的飞翔范围为从大气层内到大气层外，速率从0到m=25，如此大的跨度和事情环境窜改是目前现有的统统单一范例的发动机都不成能胜任的，从而也就使为空天飞机研制全新的发动机成为全部项目标关头。
目前的航天飞机，因为受气动加热的时候短，大要覆盖氧化硅防热瓦便可达到对劲的防热结果，但对空天飞机则远远不敷。如果单靠增加防热层厚度来处理题目，则将使重量大大增加，并且防热层还不能被烧坏，不然会影响反复利用。一个较简朴的处理体例是在机头、机翼前缘等部分高温区，利用传热效力特别高的吸热管来吸热，以便把热量转移到温度较低的部位。更好的体例是采取主动式冷却防热体系，也就是把机体布局与防热系同一体化，即把机体布局设想成夹层式或管道式，让推动剂在夹层内或管道内活动，使它吸走氛围对布局外大要摩擦所天生的热量。
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。
为了满足空天飞机的防热要求，目前正在研讨用快速固化粉末冶金工艺制造纯度很高、质量很轻的耐高温合金。美国已研制出高速固化钛硼合金，它在高温下的强度可达到目前利用的钛合金在室温下的强度，这类合金适合用来制造机身内层布局骨架。
但是，颠末几年的研讨阐发，科学家们发规，畴昔的估计过于悲观。实际上。上述三条路子知易而行难。需求处理的关头技术难度决非短时候内能冲破，这些关头技术有：
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。