AA82276761 2014-12-26 08:33
X檔案：從X-1到X-50——美國X系列試驗飛行器簡史
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英文字母X 是“Experimental”這個單詞的縮寫，即“試驗的”之意，同時也蘊涵著“未知的”深層含義。在飛行器設計領域，未知的技術障礙與難題比比皆是，即使是通過風洞、模擬器和計算機也只能構建出一個理想狀態下的模型而已，所以必須研製出專門用途的試驗機去探索那些未知領域。
為了探索航空太空領域眾多的未知領域，美國人開始了X 系列試驗飛行器的研究工作。1945 年初，世界上第一架火箭動力試驗機XS-1（後來命名為X-1）在美國軍方的資助下首飛成功。這之後，X-3、X-4、X-5 等一大批試驗飛行器相繼飛上了藍天。在隨後近三十年的發展過程中，以X 冠名的試驗飛行器幾乎每年都要研製一種，其研製速度也快得驚人，這段時間因而也成為了X 系列試驗飛行器發展的黃金時期。
越南戰場上的節節失敗和蘇聯全球範圍內的戰略緊逼，讓美國開始進入戰略調整階段。在這種大環境下X 系列試驗飛行器的研製計劃也陷入了停頓，從1971 年至1983 年美國沒有進行任何一種X 型試驗機的研製工作。
強硬的雷根總統上台後，沉寂了多年的X 系列試驗飛行器計劃終於迎來了轉機，1984 年X-29A 前掠翼試驗機的首飛成功重新拉響了美國向未知航空太空領域前進的號角。僅在上個世紀九十年代的十年間，就先後有14 種X 型試驗飛行器投入研製，X 系列試驗飛行器計劃的第二個黃金發展時期來到了。
今天，X 系列試驗飛行器已經不再單純以“更高、更快”作為其發展目標了，跨大氣層飛行器、太空營救系統、無人隱形武器投送平台等成為新的發展亮點。可以肯定的是，在未來的日子裡我們一定會看到越來越多更加先進的X 系列試驗飛行器飛上藍天……
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第一部分：X-1——X-10
X-1
X-1 試驗飛機作為人類歷史上一種劃時代的飛機，不僅僅是因為它的速度超過了音速，也是因為它是世界上第一種純粹為了試驗目的而設計製造的飛機。X-1 最初設想來自於20 世紀30 年代末飛機設計領域所遇到的問題，當時建造的風洞已經不能滿足飛機在亞音速和超音速飛行條件下各種參數的正確蒐集，因而研製一種專用的飛行試驗機勢在必行。
貝爾飛機公司製造的3 架X-1 機長9.45 米，機高3.35 米，翼展8.53 米，其機身形狀與12.7 毫米機槍子彈極其相似，這樣可在超音速飛行時保持機體的穩定。X-1 的機翼為平直翼，翼面厚度很小。XLR-11 火箭發動機為其提供動力，其燃料為液氧與酒精和水的混合物。X-1-1、X-1-2 於1945 年相繼出廠開始了試驗飛行，與此同時NACA（美國國家航空諮詢委員會，美國國家太空總署NASA 的前身）也加入了X-1 項目的研製工作。
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X-1 試驗機和B-29 載機
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超音速飛行中的X-1
1947年10月14日，試飛員查理斯.耶格爾駕駛X-1-1在43,000英尺的高空飛出了1.06馬赫（注：音速：音速約為每秒鐘340米。馬赫：超高速單位，物體運動的速度與音速的比值為馬赫或馬赫數。）的高速，從而邁出了人類超音速飛行的第一步。不久，X-1-2在飛行試驗中速度也超過了音速。1950年5月12日，X-1-1在耶格爾的駕駛下完成了最後一次試驗光榮退休了。隨後，X-1-2也停止了飛行開始進行改造。NACA的工程師們為X-1-2設計了新的機翼和新型的渦輪泵燃油系統，另外還將試飛員從側面艙門進入駕駛艙的設計改為向上開啟的座艙蓋，這樣X-1 -2就成為了X-1E。X-1E是用來驗證薄翼氣動特性的，它是第一架採用4%機翼厚度飛行成功的飛機。另外還有必要提一下X-1-3，由於其燃料供給系統進行了改進，所以其理論最高速度可以達到2.4馬赫，遠遠超過了前兩者。但這架X-1-3運氣不太好，在一次試飛中由於燃料洩漏事故和載機B-50一起在空中炸成了碎片。X-1總共試驗飛行了157次，最大飛行速度達到1.45馬赫，最大飛行高度21,000米。
貝爾飛機公司之後又建造了四架經過改進的X-1，其中X-1A 進行動力穩定試驗，X-1B 進行空中載荷研究，X-1C 搭載機砲進行武器測試（實體模型階段被取消）， X-1D 則進行傳熱研究。X-1D 和X-1A 先後在試驗過程中爆炸墜毀，事後調查發現和X-1-3 一樣都是因為液氧油箱中皮革墊圈引起的，所以隨後X-1B 和X-2 機體上的皮革墊圈全部被除去。多次馬赫2 的飛行試驗後，X-1B 在1957 年被改裝用來進行反應控制系統（RCS，Reaction Control System）的試驗。它的翼尖上被裝上了數枚過氧化氫火箭，當動態壓力對於常規空氣動力控製過小的時候，其後機身和機尾就會提供控制，這些成果為隨後X-15 的發展提供了寶貴的經驗。
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X-1 三視圖
X-2
X-2 試驗機項目於1945 年由貝爾飛機公司、美國陸軍航空隊、NACA 共同承擔研製任務，它是一種裝備火箭發動機、後掠翼的試驗用機，其主要用途是為了研究飛行器在高空高速飛行條件下的氣動力加熱對機體結構的影響，以及飛行穩定性和操控有效性。
X-2 機長13.84 米，機高3.60 米，翼展11.55 米。其機身使用了不銹鋼和K-monel（一種銅鎳合金）材料，其動力為一台寇蒂斯XLR25 液體火箭發動機。鑑於早期X-1 發生的事故，X-2 為飛行員安裝了一個逃生艙。在緊急情況下，逃生艙可脫離主機身並打開穩定降落傘。當逃生艙降落到一定高度的時候，飛行員再可打開艙蓋自行跳傘逃生。即便如此，一架X-2 還是在一次燃料洩漏事故中發生了空中爆炸，試飛員當場死亡。
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X-2 與載機B-50
1956 年4 月25 日，試飛員埃伯依斯特駕駛X-2 在試驗飛行中首次超過了音速，達到1.4 馬赫。在隨後的飛行中，X-2 又達到了2.53 馬赫的高速。7 月23 日，埃伯依斯特進行了最後一次X-2 飛行，在20,800 米的高空達到了2.87 馬赫，這次飛行讓他獲得了“世界上飛得最快的人”的光榮稱號。這還沒有完，9 月7 日另一位試飛員金切洛駕駛X-2 飛到了38,500 英尺的高空，也為自己贏得了“世界上第一位太空人”的稱號（該記錄後來被X -15 所打破）。
9 月27 日，埃伯依斯特剛保持了兩個多月的速度記錄就被另一名試飛員梅爾本.阿普特打破了。在當天的試驗飛行中，X-2 在阿普特的駕駛下達到了3.196 馬赫。也許是被打破記錄的喜悅沖昏了頭腦，阿普特讓X-2 來了個空中急轉彎，以便能更快的返回愛德華茲空軍基地，但這個急轉彎讓飛機的控制系統失靈並進入了螺旋。阿普特試圖重新控制住飛機，但沒有成功。在即將墜毀的一瞬間，阿普特按下了逃生艙脫離的按鈕，但為時已晚他與X-2 重重的摔在了地上。
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X-2 三視圖
X-3
道格拉斯飛機公司研製的X-3 機長20.36 米，機高3.81 米，翼展6.92 米，其外形就像一把短劍，是早期X 系列試驗飛機中外形最流暢的。與X-1、X-2 不同，X-3 是藉助自身的動力起飛和降落，並能保持進行2 馬赫巡航飛行。X-3 機體結構首次嘗試大量使用鈦合金，同時還進行了低展弦比、高翼載機翼的可行性研究。X-3 的機身細長機翼短粗，這是當時美國正在研製中的戰鬥機的典型佈局。後來，F-104“星”戰鬥機的翼形就是取自X-3。
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X-3
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X-3 與X-1A、D-558-1、XF-92A、X-5、 D-558-2、X-4 停放在一起
首架X-3 於1952 年9 月11 日出廠，而第二架X-3 則因為發動機動力不足和機體問題被中途取消，部分完成的機體作為首架機的備件使用。在愛德華茲空軍基地進行的試飛試驗中，試飛員認為X-3 的兩台威斯汀豪斯J34-WE-17 渦輪噴氣發動機動力嚴重不足而且飛機本身操控性也很糟糕。X-3 的首次超音速飛行是在以15 度的角度進行俯衝時獲得的，當時的速度只有可憐的1.1 馬赫。而它在隨後飛行中達到的最快速度也僅為1.208 馬赫，當時的X-3 正處於30 度的俯衝狀態。
X-3 在試驗飛行中，經常會出現“滾轉耦合”的問題，即在進行一個軸上的機動時就會引起另外兩個軸上不受控制的機動。當時F-100 戰鬥機也經常碰到這樣的問題，NACA 隨即在X-3 上對“滾轉耦合”問題進行了深入的研究。
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X-3 三視圖
X-4
洛斯羅普飛機公司的X-4 主要是用來驗證半無尾翼超音速飛行的可行性，當時許多人認為這樣一種取消了水平尾翼的設計將能避免超音速飛行時機翼和水平尾翼之間振蕩波的相互干擾。
X-4 機體相當小巧，機長僅為7.07 米，機高4.54 米，翼展5.15 米，只能容納兩台J30 噴氣發動機、一名飛行員和必要的設備，攜帶的油料也只能維持45 分鐘。不過小也有小的好處，X-4 幾乎所有的地面維護工作都可以不需要登機梯或腳凳來完成，地勤人員站在地面上就可以很容易的看到機艙內部的情況。
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X-4
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地面維護中的X-4
第一架X-4 於1948 年12 月15 日首飛，但由於飛行狀態極不穩定很快就被停飛了。第二架X-4 也好不到那兒去，經常會在0.8 馬赫速度飛行時出現機體上下振動的問題，為此試飛員自嘲駕駛X-4 就像是駕駛汽車行駛在“搓衣板”上一樣。儘管後來經過工程人員的改進，X-4 暫時克服了偏振的問題，但當它的速度達到0.91 馬赫的時候，問題又出現了。X-4 的飛行試驗證明，半無尾翼飛機不適合接近馬赫1 的飛行。後來，計算機電傳系統的出現讓後掠翼無尾翼設計再次火了起來，X-36、F-117A 等都採用了這樣的設計，儘管它們的外形和X-4 相比已經是發生了巨大的變化。
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X-4 三視圖
X-5
貝爾飛機公司的X-5 將研究的重點轉向了變後掠翼。X-5 在外形上大量借鑒了德國在二戰期間研製的P.1101，都是機頭進氣、氣泡式座艙和下置發動機設計。X-5 的機翼可在20～60 度之間變換，總共需要20 秒鐘。當電動後掠裝置失效後，飛行員可使用手閘完成掠翼工作（X-5 只能在低於40 度的後掠角度下安全著陸）。X-5 機長10.18 米，機高3.66 米，翼展為6.34 米。
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X-5
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NACA 的早期試驗機，從左至右依次是D-558-2、D-558-1、X-5、X-1、XF-92、X-4
1951 年6 月20 日，X-5 在愛德華茲空軍基地完成了首飛。在第9 次試飛中，X-5 首次成功完成了空中掠翼動作。由於艾立森J35-A-17A 渦輪噴氣發動機安裝位置較低，X-5 經常會出現螺旋。1953 年10 月13 日，試飛員雷蒙德.帕普森在X-5 的螺旋事故中沒有成功改出，最終機毀人亡。螺旋的頻繁出現並不是變後掠翼的問題，而是X-5 機體設計上的缺陷造成的。
從上個世紀六十年代開始，逐漸成熟的變後掠翼開始大行其道。憑藉著X-5 的豐厚技術積累，美國先後研製出了F-111 戰鬥轟炸機、F-14 戰鬥機以及B-1 轟炸機，所以可以這麼說，X-5 是美國變後掠翼飛機的共同“祖先”。
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X-5 三視圖
X-6
在那個核力量至高無上的年代裡，美國空軍甚至開始考慮將核反應堆作為飛機的動力來源，以獲得超長的飛行能力。X-6 項目正是在這種背景下出台的，按照美國空軍和美國原子能委員會的最初設想，X-6 以B-36 轟炸機為基礎，安裝一台通用電氣P-1 型核反應堆，其產生的熱能將帶動四台通用電氣J47 渦輪噴氣發動機運轉，從而為X-6 提供飛行動力。
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X-6 核動力飛機的模型
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飛行中的NB-36H
等美國人開始認真考慮X-6 計劃的時候，他們才發現這種飛機在未來的戰爭中只能成為懸在自己頭上的“核炸彈”，其安全性得不到很好的保證。很快X-6 就被取消了，只留下一大堆原始方案圖紙。此時，作為X-6 的前期研究技術儲備的NB-36H 核動力飛機已經安全飛行了47 次。
X-7
洛克希德導彈與空間公司研製的X-7主要用來進行高速沖壓噴氣發動機的研究工作，其主要型號有X-7A-1、X-7A-3和X-7B。X-7體形很獨特，其長度為9.99米，翼展為6.34米，因而常被人戲稱作“飛行大煙囪”。試驗飛行時，X-7會由載機B-29或B-50升入空中，然後脫離載機其尾部助推器點火發動從而自行飛行。沖壓發動機（注：沖壓發動機由進氣道、燃燒室、推進噴管三部分組成，其運行過程就是是利用迎面氣流進入發動機後減速、提高靜壓的過程，不需要高速旋轉的、複雜的壓氣機。高速氣流經擴張減速、氣壓和溫度升高後，進入燃燒室與燃油混合燃燒，溫度為2,000至2,200℃，甚至更高，經膨脹加速，由噴口高速排出，產生推力。）開始工作後，助推器則隨即與X-7脫離。
在長達9 年的試驗飛行中（1951 年4 月首飛），X-7 除了進行沖壓發動機的測試外還進行了導航與控制試驗、助推器推進試驗、高速降落傘試驗、熱力學試驗等諸多研究科目。美國空軍、陸軍和海軍均參與了X-7 的試驗飛行，這在X 系列試驗飛機研製史上是不多見的。X-7 是世界上第一架採用沖壓噴氣發動機速度達到3 馬赫的飛行器。
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X-7
X-8
X-8（海軍代號為飛行蜜蜂Aerobee）是一種十分廉價的無導引探空火箭，長度為6.12 米，直徑為0.38 米。在其頭錐內攜帶有各種光學、大氣、生物等試驗設備，以蒐集關於太陽輻射、高空風、地球磁場和火箭空氣動力學等方面的數據。X-8 裝備有RTV-N10 型液體燃料火箭發動機和固體燃料助推器，最大速度可達6 馬赫。
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X-8
X-8 可將70 千克重的試驗設備送入200,000 米的高空，而且這些設備還能夠通過火箭頭錐降落傘被地面回收。從1947 年11 月首飛至今，美國通用航空噴氣機公司總共製造了900 枚以上執行各種軍用、民用任務的X-8。
X-9
1947 年5 月，貝爾飛機公司獲得了一份研製ASM-A-2“淘氣鬼”空對地核子飛彈（後來其編號更改為B-63/GAM-63）的合同。之後不久，為了測試該飛彈的常規航空動力學設計、無線電控制系統、火箭推進裝置等，縮比試驗型RTV-A-4“伯勞鳥”（一種兇猛的食肉鳥類）研製成功。RTV-A-4 的動力系統為一台貝爾XLR65-BA-1 液體火箭發動機，由一架EB-50D 載機帶入空中並釋放，其後飛行通過載機上控制人員遙控完成。RTV-A-4 的射程為80 公里，最大速度可達到1.5 馬赫。
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X-9
1951 年，RTV-A-4 被更名為X-9，其試驗飛行一直持續到1953 年1 月。X-9 長為6.94 米，直徑為0.57 米，其最大速度提高至2 馬赫。由於X-9 的進展異常順利，貝爾飛機公司甚至開始設想用它來取代B-63 並將其改裝為空對地核子飛彈。但最後由於X-9 射程和載荷都偏小而被放棄。
X-10
X-10 由北美航空公司研製，是專門為MX-770（B/SM-64）“納瓦霍”洲際巡弋飛彈計劃而開發的一種超音速無人駕駛試驗飛行器，用來蒐集空氣動力學設計、控制和自動導航系統的數據。X-10 機長20.14 米，機高4.51 米，翼展為8.56 米。X-10 的機體設計比較有特色，採用下三角翼、雙垂直安定翼和機鼻鴨翼的佈局。此外，可收放起落架和助降傘能使X-10 重複使用。X-10 安裝有兩台威斯汀豪斯J40-WE-1 渦輪噴氣發動機，其最大速度為2.05 馬赫。最初X-10 的飛行由地面無線電控制，後來則開始使用自動導航系統。
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X-10
1953 年10 月14 日，X-10 在愛德華茲空軍基地進行了首飛。儘管X-10 的試驗飛行很順利，但隨著1957 年“納瓦霍”項目（納瓦霍為美國一個印第安人部落名，其使用的語言十分複雜，因而在太平洋戰爭期間美軍曾招募了一批納瓦霍人作為密碼通訊員）的結束，X-10 的飛行也很快被中止。其後大部分X-10 被充當靶機使用，目前僅存的唯一一架X-10 保存在美國俄亥俄州代頓美國空軍博物館內。
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X-11
康維爾公司研製的X-11 是SM-65“阿特拉斯”洲際彈道飛彈的前身，用以蒐集後者研製過程中所必須的試驗技術數據，是發展“阿特拉斯”飛彈的關鍵試驗設備。“阿特拉斯”是美國部署的第一種洲際彈道飛彈，其後續派生型號直到今天也還作為民用/軍用空間探測發射運載工具使用。
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發射中的X-11
X-11 為康維爾公司兩級火箭計劃的首個產品，長度為29.26 米，直徑為3.66 米。X-11 安裝有一台北美XLR43-NA-5 火箭發動機，最大速度高達10.6 馬赫。總共製造了8 枚X-11，先後參與了“阿特拉斯”洲際彈道飛彈和“水星”載人軌道飛行計劃。
X-12
與X-11 一樣，X-12 的任務也是為“阿特拉斯”洲際彈道飛彈的研製工作蒐集試驗飛行數據。同時X-12 是康維爾公司兩級火箭計劃實施的第二個產品，用以全面掌握使用洲際彈道技術。
X-12 長度為31.40 米，直徑為3.65 米，其第一級安裝有四台北美XLR-43-NA-5 火箭發動機，第二級則是一台，最大速度可達18 馬赫。X-12 先後製造過5 枚，但和X-11 一樣都在試驗中消耗了，沒有任何一枚能夠保存下來。
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X-12
X-13
瑞恩航空公司研製的X-13 是一種純粹使用噴氣發動機來完成垂直起降（VTOL）的試驗型飛機，它使用一台羅羅公司的“埃文”RA.28-49 型渦輪噴氣發動機，能夠很容易的在垂直與水平飛行狀態之間轉換。X-13 機長7.13 米，機高4.60 米，翼展6.40 米。
垂直起降技術現在看來已經不是什麼新鮮事了，但在二十世紀五十年代中期卻是相當前衛同時也是難度頗大的設計。鑑於瑞恩航空公司為美國海軍成功研製了噴氣－螺旋槳混合式戰鬥機FR-1“火球”，美國空軍於1954 年7 月決定讓該公司開始研製垂直起降噴氣式飛機X-13，後來海軍和NACA 也進入其中。為了減輕X-13 的重量，常規飛機中最常見的部件都被取消了，如起落架、襟翼、彈射座椅等。另外，X-13 所攜帶的燃油也受到了嚴格限制。1957 年7 月，X-13 從安德魯空軍基地直接飛到了美國五角大樓附近並安全降落，這是有史以來五角大樓迎接的第一架也是唯一一架固定翼噴氣式飛機。
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正在降落的X-13
X-13 採用無尾三角翼設計，翼尖和垂尾頂部位置裝有壓縮空氣噴嘴以控制機體空中飛行姿態。由於沒有起落架，X-13 的機鼻下方安裝有一個簡單的吊鉤以鉤住平板車起降台上方的橫桿。X-13 中部也有一個托架，可與起降台相連。平時平板車起降台是水平的，X-13 就停放在上面。當X-13 即將起飛的時候，起降台就會升起至垂直位置，隨後X-13 即可垂直起飛。降落時，X-13 飛行員要將吊鉤鉤住橫桿進行回收，整個過程需要極大的耐心和極高的飛行技術。因而雖然X-13 在技術上是成功的，但在實用性方面卻是失敗的。即便如此，X-13 的成功飛行還是證明了噴氣垂直起降飛機在技術上是可行的，為日後噴氣垂直起降飛機的發展提供了十分有益的借鑒。
X-14
貝爾飛機公司的X-14 也是一種驗證VTOL 技術的飛機，與X-13 不同的是它可以實施真正意義上的垂直起降而不是尾部立式起降，這樣就不需要使用地面回收裝置來幫忙了。X-14 主要用來驗證飛機在垂直起降工作狀態下，飛行操縱系統如何適應其配平的變化。
X-14 的機身和機翼分別取自兩種不同的飛機，所以它的外形看上去十分怪異。X-14 機長7.92 米，機高2.71 米，翼展10.30 米。由於沒有安裝彈射座椅，X-14 的座艙是半開式的，飛行員可在緊急情況下迅速離開駕駛艙。從1954 年11 月首飛開始，唯一的一架X-14 一直使用到了1981 年，它是美國X 系列試驗飛行器中“壽命”最長的一個。
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X-14
X-15
X-15高超音速研究項目是由NASA牽頭，聯合美國空軍、海軍和北美航空公司共同進行的。在近十年的時間裡，X-15先後創造了6.72馬赫和108,000米的速度與升限的世界記錄，它的試驗飛行幾乎涉及了高超音速研究（注：亞音速：速度小於1馬赫。超音速：速度在1至5馬赫間。高超音速：速度在5馬赫以上。）的所有領域，並為美國後來水星、雙子星、阿波羅有人太空飛行計劃和航天飛機的發展提 供了極其珍貴的試驗數據。在X-15整個試驗飛行過程中，研究人員根據其飛行數據總共撰寫了765份有價值的研究報告。
X-15 機長15.30 米，機高3.53 米，翼展6.79 米，採用中單翼設計，最初裝備兩台XLR-11 火箭發動機（後改為XLR-99）。X-15 機身表面覆蓋有一層稱作Inconel X 的鎳鉻鐵合金，可抵禦高速飛行時產生的1,200 度高溫。由於火箭發動機燃料消耗量驚人，所以X-15 必須由一架B-52 載機帶入空中。從載機上釋放後，X-15 自身攜帶的燃料只能飛行80～120 秒，因此餘下來的10 分鐘左右只能是無動力滑翔。降落時，X-15 機身前部下方安裝有常規機輪，機身後部則為兩個著陸滑撬。
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X-15 與伴飛的F-104 戰鬥機一起降落，清晰可見其後部的降落滑撬
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X-15A-2
1964 年2 月，兩架X-15 被改裝為X-15A-2。後者機身加長了71 厘米，機翼下增加了兩個分別裝有液氨和液氧的罐體，它們可以為X-15A-2 多提供60 秒的飛行時間。X-15A-2 在1967 年創造出了6.72 馬赫的世界最快速度記錄。
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X-15 三視圖
X-16
貝爾飛機公司的X-16 是一種高空照相偵察飛機，但只作出了一個縮比模型後就被洛克希德公司更先進的U-2 高空偵察機給拉下了馬。X-16 機翼奇長，其翼展達到了34.75 米。根據1953 年美國空軍提出的要求，X-16 升限應該能達到21,000 米左右，航程也應在2,800 公里以上，同時具有亞音速飛行能力。
X-16 是X 系列中第一架非試驗用途的飛行器，賦予其X 編號只是為了掩人耳目罷了，這是美國人經常玩的把戲。這和後來為F-117“夜鷹”隱形轟炸機賦予“F”編號是同樣的道理，都是為了掩蓋它們在未來的真實作戰用途。
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X-16 模型
X-17
當美國空軍在1953 年開始決定發展遠程彈道飛彈的時候，如何獲取飛彈頭錐體在高速再入過程中的試驗數據以完善設計方案成為一項重要任務。為了滿足這一需要，洛克希德公司於1955 年1 月獲得了研製建造X-17 飛彈的合同。
洛克希德公司的X-17 是一種三級固體燃料火箭，用來獲取製造再入大氣層運載工具所需的試驗數據。X-17 長度為12.33 米，最大直徑為0.79 米，總共裝備有四台固體火箭發動機。根據X-17 一系列試飛試驗所獲得的寶貴數據，美國先後研製出了一大批再入大氣層飛行器。另外，X-17 是首架採用鈍形頭錐設計的飛行器。
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地面調試中的X-17
在一次典型任務中，X-17 會在第一級推進階段爬升至15,000 米的高空。當第一級燃料耗儘後，X-17 開始降低高度。當高度降至36,500 米時，第二級點火推動X-17 從馬赫5 加速至10 馬赫。當X-17 下降至22,000 米時，第三級點火將速度最終提升至14.5 馬赫的極限。
X-18
美國希勒飛機公司的X-18 是美國研製的第一種可傾轉翼飛機，說它是後來XC-142 和V-22“魚鷹”的“祖先”一點也不為過。X-18 的機體是在蔡斯YC-122C 運輸機的基礎上改進而來的，安裝的兩台艾立森T40-A-14 渦輪螺旋槳發動機來自美國海軍的XFY-1/XFV-1 立式起降戰鬥機。X-18 機長19.20 米，機高7.49 米，翼展14.63 米。
1961 年7 月，X-18 在它的第20 次試驗飛行中一個傾轉翼發動機發生了故障，飛機隨即進入了螺旋。雖然X-18 在墜毀前的一剎那被機組成員成功降落，但與地面碰撞後的機體還是有很大的損傷。這之後X-18 再也沒有飛上藍天，只在地面上進行一些測試。最終X-18 試驗項目被取消，唯一的一架也被拆解當作廢品買掉了。
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地面試驗中的X-18
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X-18
X-19
X-19 最初是寇蒂斯-萊特公司生產的一款小型傾轉翼商業飛機M-200，後來美國軍方認為該機具有執行偵察、運輸任務的潛力，因而決定在它的基礎上研製X -19。四台外露螺旋槳由兩台萊康明T53-L-1 渦輪軸發動機提供動力，前者安裝在翼展為5.21 米的機身頂部短翼上可旋轉90 度。
X-19 在試飛中的表現很糟糕，除了最大巡航速度只能達到650 公里/小時以外，它的有效載荷能力也只有550 千克。在1965 年8 月的一次飛行中，首架X-19 由於機械故障墜入了一片沼澤地裡完全損毀。在第二架開始試驗飛行前，X-19 項目被取消了。
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X-19
X-20
X-20“代納索”是波音公司為美國空軍設計的一種載人航天轟炸機，可以超過5 馬赫的高超音速飛行，執行偵察、武器投放等軍事任務。X-20 由“大力神”火箭送入地球軌道，可進行多圈軌道飛行。從某種意義上說，X-20 是後來太空梭的“先行者”。
X-20 長14.50 米，翼展6.22 米，採用無尾三角翼佈局，頭部呈圓拱形，機翼後掠72 度，翼尖上折充當垂直安定面。後來由於耗資過大和設計目標不切實際，X-20 項目在只完成一個全比例模型後就於1963 年12 月被取消了
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X-20 模型
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X-20 想像圖
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X-20 想像圖
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第三部分：X-21——X-30
X-21
諾斯羅普公司的X-21是用來進行層流控制研究，它是由道格拉斯公司WB-66D飛機改進而來的。層流控制（注飛機在飛行時，導致其燃料效率低下的很大一部分阻力是由於在機翼邊緣處的平滑氣流與機翼附面層作用，最終形成紊流所造成的。進行層流控制就是要防止紊流的產生，使整個翼面上能始終保持平滑氣流，即層流。在進行飛機設計時，機體表面要盡量的光滑。但這只是被動防止紊流出現的措施，而層流控制技術則是一種主動防止措施，其具體方法就是在機體表面開設許多小孔，以吸走造成紊流發生的附面層附近的空氣。）是當時航空學領域一項前沿研究項目，它將提高飛行器燃料使用效率、航程、壽命，減小超音速飛行阻力等，典型的層流控制措施如在機翼上使用多孔物質、多重狹窄表面縫隙、微小穿孔等。
X-21 機長10.75 米，機高7.77 米，翼展28.49 米，其機翼表面上開有多重狹窄縫隙，可使空氣注入從而誘發非湍層流的出現。X-21 的試驗飛行於1963 年4 月開始，但其表現卻是不盡如人意。機翼表面不夠平滑，而且雨水、冰晶、塵土和其它細小微粒也會經常阻塞縫隙從而影響試驗效果。在這種情況下，對X-21 的主翼必須進行大改，否則不可能獲得有用的試驗數據。但此時美國空軍的注意力已經完全集中到了越南，X-21 項目的研究隨即被中止。
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X-21
X-22
貝爾飛機公司的X-22 同樣是一種傾轉翼飛機，它由D2127 運輸機改進而來。X-22 機長12.03 米，機高6.27 米，翼展11.97 米。X-22 的設計比較另類，其前機身兩側緊貼著兩台通用電氣YT53-GE-8D 軸渦輪發動機，另外兩台發動機則安裝在後機身的一個橫樑上。
首架X-22 在1966 年8 月的一次液壓系統故障中完全損毀，因而其後所有的試驗飛行任務全部落在第二架X-22 的身上。這架X-22 也爭氣，一直安全使用到了1984 年10 月並完成了500 次以上的飛行任務。
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X-22
X-23
X-23“PRIME”（也被稱作SV-5D）是用來驗證再入大氣層控制翼面和升力體技術可行性的，它為其後X-24 和太空梭的發展提供了十分有用的試驗數據。X-23 由“阿特拉斯”運載火箭送入太空，之後返回大氣層。
X-23 機長2.01 米，機高0.88 米，翼展1.22 米，於1966 年12 月31 日首飛。馬丁.瑪麗埃塔公司總共製造了四架X-23，其中三架用於再入大氣層試驗。最初的兩架在試驗中沒有能夠成功回收，直到第三架才順利完成了再入大氣層的試驗。
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X-23
X-24
馬丁.瑪麗埃塔公司的X-24 是一種升力體飛行器，它一半像航天器一半像飛機。升力體飛行器採用鈍頭錐形體，沒有大多飛機所具有的主翼等結構。其錐形體上表面的平坦部分在穿過地球大氣層時能夠產生升力，同時也能增強啟動穩定性。升力體飛行器可以飛到太空中承受住再入大氣層時的氣動加熱，也能像普通飛機一樣在空氣中滑翔並著陸。
在SV-5D（即X-23）原型機的基礎上，美國空軍研製出了裝備XLR-11 火箭發動機的載人升力體飛行器SV-5P，後改稱X-24A，其機長7.46 米，機高3.13 米，翼展4.17 米。最初X-24A 的試飛由B-52 載機（曾作為X-15 的載機）帶入空中，試驗完成後打開降落傘並由專門的飛機進行回收。後來，美國空軍放棄了這種難度頗大的回收方式，改用水平著陸。試驗飛行過程中，試飛員發現X-24A 啟動XLR-11 火箭發動機後，其操控性和穩定性就會變得讓人難以忍受。
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X-24A
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X-24A 三視圖
1971 年，X-24A 開始進行大的改造，隨之其代號也變為X-24B。與它的前身相比，X-24B 已經成為了一種三角翼流線型升力體飛行器，其機長和翼展也增大至11.43 米和5.82 米。1975 年8 月5 日，X-24B 在B-52 的掛載下升空。離開載機後，X-24B 打開火箭發動機迅速爬升到18.3 公里的高度，然後返回愛德華茲空軍基地，並順利的完成了無動力著陸動作。這次試驗飛行表明，研製一種能夠象普通飛機一樣在飛機跑道上著陸的再入飛行器在技術上是完全可行的。
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X-24B
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X-24B 三視圖
X-25
本森飛機公司研製的X-25 旋翼機（其原型為該公司研製的B-8M）是直升機與飛機的混合體，作為一種飛行員緊急逃逸系統來使用。越南戰爭中，彈射出飛機的飛行員經常降落在遠離美軍救援隊控制的區域，因而給救護帶來了諸多不便。在這種背景下，X-25 旋翼救生裝置便出現了。X-25 主結構採用鋁製材料，其上有一個飛行員座椅和三個著陸輪。X-25 的主旋翼是無動力的，彈出損毀飛機後在空氣的推動下旋轉。另外，X-25 也可在旋翼機構損壞後進行滑翔飛行。X-25 長為3.41 米，高2.04 米，旋翼直徑6.61 米。
雖然X-25 的設想很巧妙，但要與戰鬥機結合起來使用卻是相當困難的。經過多次試驗後，美國空軍還是覺得彈射座椅的可靠性更好，這樣X-25 項目也就走到了終點。
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X-25
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本森飛機公司的B-8M
X-26
X-26A 是由謝維澤公司SGS 2-32 型滑翔機改進而來的，作為美國海軍年輕飛行員的訓練用機。與無動力的X-26A 不同，X-26B 是有動力的，它在越南戰爭中作為叢林作戰時的偵察平台來使用。洛克希德公司在SGS 2-32 型滑翔機上安裝了一台O-200A 活塞發動機，就成為了低噪聲的X-26B。
X-26B 可以算得上是最早的“隱身”飛機了，它的發動機安裝於駕駛員座艙之後，然後通過一根長軸將一個巨大的螺旋槳置於機頭上方，螺旋槳下方由從機頭向上伸出的短梁作為支撐，以期最低限度的降低發動機噪音完成偵察任務。
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X-26A
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X-26B
X-27
洛克希德公司研製的CL-1200“槍騎兵”戰鬥機是F-104“星式”戰鬥機的一種改型，它是為了打開國際市場而研製的。美國空軍決定購買一架“槍騎兵”進行飛行驗證，從而賦予其X-27 的代號。
X-27 保留了F-104 的機身，機翼則變成了上單翼，進氣道形狀也改為矩形。X-27 機長17.16 米，翼展8.77 米，裝備一台普惠TF30-PW-100 發動機，後來CL-1200“槍騎兵”在與諾斯洛普F-5E“虎II”戰鬥機的競爭中敗北，X-27 則因為缺乏研製經費而被中止，只留下了一架全尺寸模型樣機。
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X-27
X-28
X-28A“魚鷹I”是喬治.佩雷拉飛機公司研製的一種超輕型水上飛機，由於其造價十分低廉美國海軍對它產生了興趣，希望能將其改造成為一種可以執行海岸巡邏任務的水上飛機。X-28A 機長5.24 米，機高1.58 米，翼展7.01 米，總重量只有410 千克。X-28A 的動力系統為一台大陸C90-12 四缸風冷發動機，最大速度為220 公里/小時。
X-28A 也許是X 系列飛行器中最具有神秘色彩的也是“壽命”最短的，僅僅只造出了一架原型機後就銷聲匿跡了，其飛行試驗時間也只是從1970 年8 月持續到1971 年10 月。
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X-28A
X-29A
X-29A 同樣是X 系列試驗飛行器中十分重要的一員，用於試驗前掠翼技術以及為達到下一代戰鬥機所要求的高機動性、輕重量、低成本、高效率而應用的其它先進技術。X-29A 機長16.44 米，機高4.36 米，翼展8.29 米，採用全動式鴨翼、前掠機翼、後機身邊條佈局，機翼內半翼後掠，外半翼前掠，兩半翼交匯處的不利氣流由鴨翼產生的脫體渦捲走，使機翼有較好的升力特性。X-29A 的機翼採用鋁合金和鈦金屬結構，石墨環氧樹脂複合材料的蒙皮。X-29A 的飛行控制系統可以極大的減小由前掠翼設計帶來的飛行不穩定性，其控制計算機可以40 次/秒的頻率對各個飛行控制面進行調整。另外，三台數字控制計算機還具有備份功能，即一台計算機出現問題後其餘兩台可以及時接替其工作。X-29A 安裝有一台通用電氣的F404-GE-400 渦扇噴氣發動機，其最大推力為7,260 千克。
前掠翼技術早在二戰開始前就已經出現了，但由於技術條件所限並沒有獲得多大的發展。上個世紀70 年代，高強度複合材料的出現使前掠翼在飛行器上的應用有了技術基礎。1977 年，DARPA（美國國防高級研究計劃局）和美國空軍飛行動力學實驗室（現萊特實驗室）開始聯合研製一種前掠翼試驗機，並將其命名為X-29A。由複合材料製成的X-29A 前掠翼能夠在飛行中克服扭曲變形，其強度也有了很大的提高。1981 年，格魯曼飛機公司被選中建造兩架X-29A。第一架X-29A 於1984 年12 月14 日在愛德華茲空軍基地首飛成功，這是X 系列試驗飛行器計劃停滯近十年後的首次飛行，標誌著美國重新開始了向航空科研領域最高峰的攀登歷程。
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X-29A
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X-29A 三視圖
格魯曼公司對X-29A 進行了4 次試驗飛行後，於1985 年4 月將其轉交給NASA 完成餘下的試飛工作。最初的飛行試驗項目包括：使用先進的數字飛行控制系統在35% 的負靜穩定裕度情況下進行放寬靜穩定度飛行，試飛驗證前掠翼在跨音速時的優越特性。試飛結果表明，X-29A 在M0.9/9,100 米的設計點飛行情況相當好。
在隨後一系列試驗飛行中，X-29A 表現出了極佳的大迎角飛行能力。在45 度的迎角飛行中，X-29A 具有優異的控制響應。即使到了67 度的極限，X-29A 的表現同樣不錯，並且具有很好的滾轉操縱性。要知道這是不借助任何附加翼面和推力矢量技術而實現的，所以X-29A 這些飛行試驗的意義非比尋常。1992 年，X-29A 還進行了一系列的渦流控制（VFC）試驗，同樣取得了大量有價值的試驗數據。
X-30
X-30是由美國國防部和NASA共同組織研製的一種雙座高超音速研究機，同時也是由DARPA提出的國家太空飛機（NASP）（注：1986年美國總統雷根開始重振大氣層太空飛機計劃，國家太空飛機（NASP）是其重要組成部分。根據設想，NASP將單級飛行進入低地軌道，並以12至25馬赫的速度在30,000-100,000米的跨大氣層中巡航。除了作為太空運載工具使用，NASP還是一架超級轟炸機，其軍事上的作用潛力十分巨大。 ）計劃的原型機。X-30實際上是一種能水平起降單級入軌、高超音速的太空飛機，採用尖頭狹身機體大後掠三角翼單垂尾佈局，以減少高速飛行時的阻力。X-30的機身從前到後為頭錐、兩人駕駛艙、電子設備艙、燃料艙，在機體腹部的動力裝置由渦輪沖壓/超音速燃燒沖壓/入軌和再入大氣火箭發動機構成，機體主要使用鈦基複合材料，表面高熱部分用帶有內部冷卻系統的防熱材料敷設。
由於其研製難度太大和研製費用過高，X-30 項目僅僅只是停留在縮比模型研究階段，並在1994 年11 月被取消，因而沒有建造任何全尺寸實體樣機。
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X-30 的想像圖
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第四部分：X-31——X-40
X-31
X-31 增強戰鬥機機動性（EFM）項目由波音公司與歐洲航空防務航太公司聯合開展研究，它是X 系列試驗飛行器中第一個國際合作項目。X-31 機長14.85 米，機高4.45 米，翼展7.28 米，採用鴨式前翼、機腹進氣、雙三角機翼、單垂尾、無平尾佈局，並帶有翼根前邊條。其機翼採用鋁合金翼樑和翼肋、碳纖維複合材料蒙皮，機身結構大部分為鋁合金材料。X-31 機身腹部的矩形進氣口帶前伸的附面層板，其下唇口板可調節。
X-31 的動力系統與X-29A 一樣，都是通用電氣的F404-GE-400 渦扇噴氣發動機。其發動機尾噴口處安裝有三片推力導向片（可作正負10 度的偏轉，並能長時間承受最高1,500 度的高溫），可使飛機在上下或左右方向上的控制更加自如。X-31 採用數字飛行控制系統，其中三台同步主計算機控制飛機飛行控制面的工作，餘下一台計算機則在前面三台計算機出現衝突時充當連接斷路器的角色，但這四台計算機都不具有與X-29A 類似的備份功能。
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X-31
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X-31 著陸時打開了後向邊條
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X-31 控制翼面示意圖
X-31 主要用來驗證推力矢量技術與高級飛控系統配合的實用性，即用推力矢量技術和可控前翼完成常規飛機無法實現的大迎角機動飛行。與同時代的“先進技術戰鬥機”（ATF）和“歐洲戰鬥機”（EFA）等先進戰鬥機強調中距空戰能力的設計思想不同，X-31 計要求主要是研究如何提高近距空戰格鬥能力，使飛機能夠在很大的迎角和很低的速度下飛行，使其具有更高的轉彎角速度。
首架X-31 於1990 年10 月11 日進行了首飛，隨後的飛行試驗大部分都是在驗證大迎角條件下的飛行狀態。在這些試驗中，X-31 嘗試了多個角度上的失速飛行，為突破“失速障”這一技術難題積累了大量試驗數據。1994 年，X-31 開始進行超音速飛行時無尾翼飛機飛行狀態研究的試驗。
X-32
通常情況下，戰鬥機的原型機是不能進入X 系列試驗飛行器計劃的，但鑑於X-32 和X-35 在設計中都將嘗試一種新穎的而且風險極大的“短距起飛和垂直降落”技術，所以破例為它們都賦予了“X”的編號。
X-32 是波音公司為了獲得美國軍方JSF聯合攻擊戰鬥機項目而推出的樣機，機長14.33 米，機高3.96 米，翼展10.97 米（CTOL 型）。JSF 項目有多種型號：空軍常規起降型（CTOL）、海軍常規起降艦載型和短距起飛垂直著陸型（STOVL），其中X-32A 進行常規起降的試驗，X-32B 則驗證短距起飛和垂直降落的性能。
X-32 外形比較奇特，由於它有一對聯接在發動機後部的可轉向的噴氣升力噴管，因而發動機必須安裝在飛機前部。X-32 採用很厚的整體式機翼，可承載大部分的結構載荷，並能裝載近9 噸燃油。機頭下方有一個縫式進氣口，每秒可吸入180 千克的空氣，供一台普惠F119--SE614 渦輪風扇發動機使用。從總體上看，X-32 使用了大量先進技術，因而其技術實現難度也較大。在與X-35 的競爭中，“前衛”的X-32 敗下陣來從而也失去了美國軍方21 世紀最大一筆軍機採用訂單。
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X-32
X-33
X-33 由洛克希德.馬丁公司著名的“臭鼬工程隊”研製，它是無人駕駛單級入軌可重複使用太空運載飛行器“冒險星”的1/2 比例的原型機，機長20.29 米，機高5.88 米，翼展22.06 米。
X-33 採用垂直起飛方式，亞軌道飛行，能在飛行跑道上著陸。X-33的動力採用一台波音公司特別開發的J2S 火箭發動機，其餘部件也是包含了諸多高科技元素。2001 年3 月，同樣由於存在諸多難以突破的技術難關（如線性氣塞式發動機），NASA 取消了已經耗資了13 億美元的X-33 項目。
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X-33 想像圖
X-34
X-34 也是一種蘊涵了許多最頂尖科技的無人駕駛可重複使用低成本太空運載飛行器，它的主要任務是驗證大幅度降低太空運載成本技術的可行性。X-34 機長為17.76 米，機高3.50 米，翼展8.44 米。
X-34 項目的目標就是要將現在太空入軌飛行中10,000 美元/磅的運載成本降至1,000 美元/磅。雖然其目標很誘人，但X-34 仍然由於其技術太超前和項目超支於2001 年3 月被取消，取消之前製造了3 架空射試驗平台，進行了3 次系留飛行試驗。
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X-34
X-35
X-35A/B/C 是洛克希德.馬丁公司為參加美國軍方JSF 戰鬥機項目競標而研製，採用一台普惠F119-SE611 發動機，並採用升力風扇系統來實現垂直飛行。X-35A 機長17.34 米，機高4.41 米，翼展10.05 米。
相較於X-32 來說，X-35 的設計更加務實，採用的大多數都是已經很成熟的技術。所以從外形上看，X-35 更像是一架常規設計的戰鬥機。在試飛試驗中，X-35 成為了第一架突破馬赫1 的垂直起降飛機。由於贏得了JSF 的訂單，X-35 將成為21 世紀初生產數量最大的一種戰鬥機，它將裝備美國空軍、海軍、海軍陸戰隊和英國皇家空軍、皇家海軍等多個客戶。
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X-35
X-36
由NASA 和波音公司（原麥道公司）聯合研製的X-36 是一種遙控無尾技術驗證機，它在試驗中獲取的的數據將能極大的提升未來戰鬥機空戰操控性和生存能力。X-36 將用來研究戰鬥機隱身設計與飛行敏捷性的配合，及其對其它性能的影響。
X-36 機長5.55 米，翼展3.175 米，機高0.95 米，空重494 千克，最大起飛重量576 千克，最大速度為450 公里/小時。X-36 採用翼身融合設計鴨式佈局構型，沒有大多數傳統飛機上的垂直尾翼和水平尾翼結構。其結構主要採用鋁合金與石墨複合材料蒙皮，機翼前緣與後院都具有40 度的後掠角。由於是無尾設計，X-36 的雷達反射面積有了大幅度的減小，但卻給飛機的飛行敏捷性和高升力特徵產生不利的影響。因而X-36 採用了分裂式副翼和推力矢量裝置進行方向操縱，另外還使用了一種非常先進的單通道數字飛行控制系統來使飛機飛行時保持穩定。X-36 採用一台威廉姆斯國際F112 渦扇發動機，其最大推力為320 千克。
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X-36
為了節省資金以及獲得更可靠的飛行數據，X-36 沒有採用異常昂貴複雜的自動飛行控制系統，而是採用遙控的方式。X-36 機鼻處安裝有一台微型攝影機和一個微型話筒，這樣飛行控制人員在地面虛擬座艙中通過它們所獲取的飛行信息對X-36 進行遙控飛行。首架X-36 於1997 年5 月17 日成功首飛，隨後的試驗主要驗證了其在低速/大迎角和高速/小迎角狀態下的飛行敏捷性，結果顯示X-36 飛行十分穩定而且操控性和機動性也十分出色。X-36 採用常規滑跑起飛和著陸方式，緊急情況下可採用傘降回收。
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X-36 三視圖
X-37
X-37 無人可重複使用太空飛行器由波音公司的“鬼怪工程隊”研製完成，它不僅可以進行軌道飛行也可做再入地球軌道飛行。X-37 機長8.38 米，機高2.74 米，翼展4.57 米，可由載人太空飛機帶入軌道，作為第二載荷運載體以節省飛行費用。
X-37 機身為全複合材料，採用一台AR2-3 火箭發動機作為動力。設計中的X-37 能在軌道連續運行21 天，返回地球後能在常規飛機跑道上著陸。X-37 是X-40A 太空飛行器的尺寸放大型。
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X-37 飛行想像圖
X-38
X-38 是一種太空站成員返回飛行器（CRV）原型機，作為太空人緊急逃逸裝置使用。根據設計構想，CRV 將由繞軌道飛行的太空飛機從貨艙中釋放，然後與太空站進行對接，最後攜載最多7 名太空人離開。CRV 上的生命維持系統最長工作時間為7 個小時，當它進入地球大氣層後到達12,000 米高度後著陸降落傘會展開保證安全降落。
X-38 最初打算作為國際空間站（ISS）的太空人緊急救生船80% 縮比大氣層試驗原型機使用，但後來NASA 認為其功能太單一而不得不進行大的修改，以使它既能運送太空人上空間站，又能用於太空人撤離空間站。
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X-38
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剛從NB-52B 載機上脫離的X-38
X-38 機長7.31 米，機高2.22 米，翼展3.81 米，其外形借鑒了早期美國空軍X-24A 等升力體的設計，同樣是標誌性的鈍頭錐無主翼形體。X-38 外殼採用了大量的複合材料如玻璃纖維和碳纖維環氧樹脂等，並在受力點上使用鋼材料和鋁材料進行加固。此外，為了抵禦返回大氣層時的高溫，外殼上還覆蓋有一層特殊的熱防護層（TPS）。除了使用降落傘實施降落以外，X-38 機體底部還安裝有和X-15 類似的滑撬降落裝置。X-38 使用慣性導航和GPS 定位系統，並由自動飛行控制系統駕駛，按預先指定好的著陸路線飛行。X-38 攜帶有一組蓄電池為其航電、導航、飛控等系統提供必要的電力，同時它還安裝有能夠短時間使用的姿態調整火箭。
X-38 的大氣層飛行試驗先由NASA 的B-52 載機（它也是X-15 項目中的載機，因而被人親密的稱作Mother Ship）掛於翼下帶入空中，並在25,000 英尺至45,000 英尺空域間釋放，以驗證其飛行控制能力以及著陸降落傘的等功能。
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從左至右依次是X-31、F-15ACTIVE、SR-71、F-106、F-16XL、X-38、無線電控制載機和X-36
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X-38 三視圖
X-39
X-39至今仍然沒有被公開命名，但卻早已預留給美國空軍研究實驗室。據外界猜測，X-39 即是該實驗室研製正在進行未來戰鬥機技術提升（FATE）項目的驗證機代號。FATE 項目將會為戰鬥機設計帶來新一輪的技術革新浪潮，它將使未來美國空軍獲得一種真正意義上的航太飛機。FATE 項目的關鍵技術包括：低可探測系統、主動空氣彈性變形機翼、複合材料機體、自適應飛行控制系統等。
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X-39 想像圖
X-40
X-40A 是波音公司在上個世紀90 年代中期研製一種無人太空飛行器，最早是作為美國空軍太空機動飛行器（SMV）項目的90% 縮尺比例原型機，但實際上基本是作為X- 37 的亞音速空氣動力驗證機來使用。X-40A 只進行過1 次SMV試驗，而參與X-37 項目投放的試驗則有7 次之多。
X-40A 長6.7 米，高2.19 米，翼展3.50 米，重1.13 噸，機身採用碳纖維環氧樹脂和鋁製造，將依靠運載火箭發射升空。因為X-40A 體積較小，它最長可以在軌道中運行1 年時間。X-40 的發射準備時間只要數天，而目前的太空船和不可回收火箭的發射都需要進行數週的準備。一旦進入軌道，X-40 就能馬上開始工作。任務完成後，X-40 依靠全球定位系統GPS 返回大氣層，再通過自動著陸系統安全降落在地面跑道上。X-40A 是無動力的，據稱另外一種具有動力的X-40B 也在秘密研製中。
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飛行試驗中的X-40A
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地面測試中的X-40A
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第五部分：X-41——X-50
X-41
由於X-40A 只能將衛星或武器帶到160.4 公里至320.8 公里之間的近地軌道，但如果要將衛星和武器發射到更高軌道，則X-40A 將不能被回收。於是，美國軍方開始了飛得更高的X-41 和X-42 研製計劃。
X-41 通用航空飛行器（CAV）是一種機動性再入可回收試驗飛行器，可攜帶各種類別的太空載荷，沿亞軌道飛行，再入大氣層時在大氣層將所攜載荷放出。作為美國軍方軍用空間計劃（MSP）的重要一環，X-41 可由彈道飛彈、飛機或太空飛機進行部署，其可能配備的武器載荷包括一枚450 千克侵徹戰鬥部炸彈、4 枚小直徑炸彈或6 枚微型飛彈。由於具有亞軌道飛行能力，相較於目前常規火力投放平台X-41 具有攻擊範圍更廣、作戰費用更低等優勢。
X-42
X-42 則是一種一次性液體推進火箭的試驗段，可將900～1,800 千克的載荷送入軌道。X-42 採用先進的助推技術、新型的液體燃料，將為未來軍用和民用軌道載荷運送任務提供一種廉價而又高效的運載工具。由於X-41 和X-42 同屬於美國軍方高度保密項目，所以關於它們的詳細情況很少。
X-43
1994 年11 月，美國政府取消了NASA 耗資龐大的國家太空飛機（NASP）項目，X-30 試驗機也隨即結束。為了順應“更好、更快、更廉價”的航空太空戰略，美國高超音速試驗計劃（Hyper-X）計劃應運而生，其中X-43 就是其研究核心。X-43 計劃有4 個型號即X-43A、X-43B、X-43C 和X-43D，其設計速度目標為馬赫7 至馬赫10。
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X-43A 想像圖
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X-43A 從助推火箭上分離的想像圖
X-43A與X-30不僅在外形上十分相似，而且發動機方案也都是採用機身一體化的超音速燃燒沖壓發動機（注：沖壓噴氣發動機目前分為亞音速、超音速、超音速燃燒（或高超音速）三類。亞音速沖壓發動機以航空煤油為燃料，採用擴散形進氣道和收斂形噴管，飛行時增壓比不超過1.89。速度在小於0.5馬赫時一般無法工作。超音速沖壓發動機採用超音速進氣道，燃燒室入口為亞音速氣流，採用收斂形或收斂擴散形噴管。用航空煤油或烴類作為燃料。推進速度為2至5馬赫，可用於超音速靶機和地對空飛彈。超音速燃燒（高超音速）發動機是一種使用碳氫燃料或液氫燃料新穎的發動機，空氣在發動機內的流速始終保持為超音速，飛行速度高 達5至16馬赫。）。X-43A的前機體設計成能產生激波的形狀，以對進入超音速燃燒沖壓發動機進氣道（安裝在機體下方）的空氣進行壓縮。X-43A試驗飛機擁有先進的扁平小巧的機身，機身長3.6米，翼展1.5米，重量約為1噸。由於X-43A採用的是高超音速沖壓發動機，其燃料為飛機上攜帶的液態氫，助燃劑（氧化劑）為空氣中的氧，因而需要藉助B-52載機和助推火箭飛入空中。
2001 年6 月，X-43A 在第一次試飛中由於助推火箭偏離航線並出現翻滾被控制人員在空中緊急自毀。這次慘重的失敗，讓X-43A 的試驗計劃大大延遲。直到2004 年3 月27 日，X-43A 才開始了第二次試飛。B-52 載機在離太平洋海面大約12,000 米的空域投下了“包裹”著X-43A 的助推火箭，隨後助推火箭迅速爬升至28,500 米的高空。這時，X-43A 從火箭中分離出來，依靠自身的超音速燃燒沖壓發動機工作了大約10 秒鐘，最高速度達到8,000 公里/小時，相當於7 馬赫，已經超過了使用火箭動力的X-15A -2 試驗機創造的6.72 馬赫。這之後，X-43A 發動機停轉，並在空中自由滑翔飛行約6 分鐘後，按預定計劃墜入加利福尼亞州附近的太平洋海域。X-43A 的試飛成功具有劃時代的意義，由於不像使用火箭發動機的飛行器那樣必須攜帶所有的燃料和助燃劑，採用高超音速沖壓發動機的飛行器不僅能夠減小自身體積，還能夠提高飛行器有效載荷量。如在軍事應用中，與X-43A 類似的飛行器將能攜帶更大重量的打擊武器，其小巧的體積也讓敵方防不勝防。
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攜載X-43A 的助推火箭與載機B-52 脫離
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助推火箭發動機點火
X-43B 將於2010 年以前試飛，與X-43A 不同它將採用渦輪發動機和吸氣超音速燃燒沖壓發動機的組合動力。這種新穎的組合動力可以自動調整使用那種推動力以使飛行達到最佳速度：當飛機的速度只有兩倍音速左右時，飛機借助渦扇噴氣發動機前進，這同普通飛機沒有兩樣；當飛機在以高超音速飛行時（5 至15 馬赫），它就開始利用吸氣超音速燃燒沖壓發動機推進。X-43C 則用來驗證裝有超音速燃燒沖壓發動機的飛行器從5 馬赫加速到7 馬赫時的自由飛行性能和超音速燃燒沖壓負電荷的性能，其採用的發動機具有普通沖壓發動機和超音速沖壓發動機的兩種工作模式，預計將於2008 年進行試飛。X-43D 的研製工作也在進行中，它將裝備一種冷卻氫氣燃料的雙模式超音速沖壓噴氣發動機，可將X-43D 的速度增加至15 馬赫。
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X-43A 三視圖
X-44
X-44 是由NASA 和美國空軍聯合提出的，其名稱為“多軸無尾飛機”（MANTA）。X-44 將用一架F-22 原型機改裝，將其水平尾翼和垂直尾翼拆除，機翼換成三角翼，即取消所有的氣動控制面，只使用多軸推力矢量系統來提供所有的飛行控制。X-44 將於2006 年開始試飛，有可能作為洛克希德.馬丁公司提出的FB-22 戰鬥轟炸機的試驗平台使用。
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X-44 想像圖
X-45
X-45 是DARPA 和美國空軍聯合提出的一項先期概念演示計劃，其主要任務是用來驗證無人作戰飛機（UCAV）的技術可行性，以更快、更高效的應付21 世紀的全球突發性事件。X-45 無人作戰飛機具有低探測、維護方便、執行任務費效比高等諸多優點，預計首批12 架X-45 於2008 年具備初始作戰能力。
2002年5月22日，第一架X-45A在愛德華茲空軍基地完成了首次試飛。飛行總共持續了14分鐘，X-45A的其飛行速度達每小時360公里，飛行高度為2,280米。X-45A的此次飛行不僅標誌著美國UCAV計劃取得了初步的成功，也讓波音公司在JSF項目失敗後獲得了一次鼓舞人心的勝利。X-45A的無尾翼設計借鑒了於1996年首飛成功的X-36無人試驗機的設計，兩種機型的機翼外形十分相似，如機翼邊緣控制面和偏航向矢量排氣噴管等。不過兩者還是有很大區別的，如X-45A就要比X-36大許多，而且後者不具備自動駕駛能力（注：X-45A採用“人在迴路”（Man-in-the- Loop）控制，在其進入飛行的關鍵階段進行人為監控，這些工作可以在地面/艦船站、F-15E和F/A-18F等攻擊機或E-3和E-8指揮控制機上進行。 ）。X-45A動力為一台霍尼維爾F124-GA-100渦扇噴氣發動機，其進氣口置於飛機的上方。X-45A機身內部有兩個武器彈艙，其中一個攜帶試驗設備，另一個則掛載一枚450千克中的JDAM炸彈或者6枚113千克炸彈。X-45A的試驗將在2004年達到頂點，屆時將演示多機控制、協調飛行、無人機間的通信、途中改變任務、合作瞄準和武器投放。
X-45B 沒有進入實質性的研製階段就被取消了，取而代之的是X-45C。X-45C 型無人機的最大起飛重量為16 噸，遠遠超過了A 型機的6.8 噸，機長也由A 型的8.08 米增加至11 米，翼展則為14.6 米。由於重量大幅增加，X-45B 採用了通用電氣公司強勁的F404-102D 發動機。X-45B 也有2 個內置武器艙，可攜帶兩枚750 千克重的JDAM 炸彈。根據研製計劃，X-45C 將在2006 年首飛。
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X-45A
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第一次進行投擲導引炸彈試驗的X-45A
X-46
X-46A 是波音公司為美國海軍研製的海軍型無人作戰飛機（UCAV-N），它將與諾斯洛普.格魯曼公司的X-47A 爭奪美國海軍的這項合同。X-46 將用來驗證無人機是否能在航空母艦上進行起降，並完成監視、壓制敵防空和縱深攻擊任務。
X-46A 與X-45A 很相似，大約10.4 米長，翼展13.4 米，可攜帶1,200 千克重的武器彈藥，航程要求達到1,200 千米，續航時間要求達到12 小時。
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X-46 想像圖
X-47
X-47 是諾斯洛普.格魯曼公司研製的一種無人作戰飛機，目前其型號有X-47A 和X-47B。X-47A 採用了類似風箏的氣動佈局，其外形更接近於進行秘密行動任務的飛機的理想外形。機翼前緣後掠角55 度，後緣前掠角35 度，採用單發動機佈局，發動機進氣口位於機身上方前部。X-47A 的設計特點是有6 個操縱表面，2 個升降副翼和4 個“嵌入面”。“嵌入面”是一種小型的可收式控製表面，用以代替分段方向舵，提供方向安定性。兩個位於機翼上部，其餘兩個在機翼下部的對應位置。與機翼後緣採用的分段方向舵相比，“嵌入面”具有較小的雷達反射截面積。2004 年2 月23 日，X-47A 成功完成了歷時12 分鐘的首次試飛。
為了與波音公司的X-45C 競爭，諾斯洛普.格魯曼公司與洛克希德.馬丁公司聯手推出了X-47B。與X-47A 相比，X-47B 的體積將會更大，作戰能力也會有質的提高。X-47B 具有極佳的隱形性能和戰場生存能力，可以攜帶各種傳感設備和內部武器裝備載荷，並能進行空中加油。
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X-47B
X-48
X-48 是一種採用由波音公司“鬼怪工程隊”開發的“混合機翼機體”（BWB）技術的驗證機，這種長為10.7 米、重為670 千克的飛行器目前正在NASA 的蘭利研究中心建造，計劃將在今年進行試飛。
BWB 技術將使飛行器相比於目前常規飛行器具有更好的結構強度、更遠的航程和更便宜的飛行成本，它在軍事和民用領域的應用潛力十分巨大。比如使用BWB 技術的新型加油機將能有更大的空間來裝備3 具硬管和2 具軟管輸油系統，並能實現加油過程的全自動化。由於這種加油機的儲油將儲存在機翼油箱中，所以它的機艙中還能最多載運23 個貨櫃和40 名全副武裝的士兵。
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BWB 技術飛機為X-45 機隊加油的想像圖
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X-48 想像圖
X-49
直到現在，DARPA 也沒有將X-49 的研製代號指定給任何一個具體的試驗飛行器，而早在2002 年X-50A 的研製代號就已經公開指定了。也有人猜測X-49 本身就是極端保密的項目，因而外界不可能獲取任何相關信息。
X-50
波音公司研製的X-50A“蜻蜓”是一種使用“前翼/旋翼”技術（CRW）的垂直起降試驗機，它在起飛時就像普通直升飛機一樣使用頂部旋翼，而在高速巡航時（最高時速可達700 公里/小時）則將頂部旋翼鎖定變成固定翼飛機。X-50A 機長5.39 米，機高1.98 米，頂部旋翼直徑3.66 米，機鼻前翼翼展為2.71 米，重量為662 千克。
X-50A 可以在沒有任何機場輔助設施的地方起降，如海濱地區、城市中心等，其最終研製目標是成為一種由有人機控制的無人駕駛垂直起降飛機。2003 年12 月3 日，X-50A 在研究人員的遙控下進行了首次懸停飛行試驗，在空中停留了80 多秒鐘並上升到距離地面12 英尺的空中。
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X-50A
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X-50A
結語
美國X 系列試驗飛機先後創造了多項人類飛行史上的記錄，如第一次突破音障、第一次飛到了30,000 米、60,000 米、90,000 米的高空，第一次使用合成金屬製造飛行器主結構，第一次突破4 馬赫、5 馬赫和6 馬赫、第一次在接近音速條件下驗證了整個機翼的層流控制理論、第一次的火箭洲際航行……憑藉這些科研“排頭兵”，美國在航空航天領域的研究長期處於世界領先地位，不斷搶占著高科技的“制高點”。
縱觀美國整個X 系列試驗飛行器的發展史，我們發現雖然其中許多型號都是以失敗而告終，而且花費了大量的人力、物力和財力，但正是有了這些尖端科學技術的“開拓者” ，才有了今日美國航空太空研究領域的輝煌成就。任何對於這些失敗項目的冷嘲熱諷和沾沾自喜對於我們自身來說都是極端危險的，因為在未知領域裡的探索完全不犯錯誤是不可能的，妄想一步到位不失敗的思想更是不可取的。
X 系列試驗飛行器計劃艱辛的發展歷程告訴我們：失敗並不可怕，關鍵是對待失敗的態度。該計劃能夠持續發展數十年並取得眾多驕人的成績，並不能簡單的用“充足的資金保證”這一點來解釋的，認真負責充滿想像力的設計師、勇敢而又沉著的試飛員、周密詳細的項目規劃、正確而又合理的政策引導等才是其成功的主要原因。
希望X 系列試驗飛行器計劃帶給我們的不僅僅是那一連串令人眼花繚亂的先進技術驗證機，而是隱藏其間的眾多經驗和教訓。