高超聲速飛機，又稱“高超音速飛機”。是指最大飛行速度達到馬赫數5〜16範圍內的“飛機”。進行長時間高超聲速飛行面臨許多困難，主要是發動機問題。如渦輪噴氣發動機理論上的最大飛行速度馬赫數為4，火箭發動機由於自帶助燃劑不可能做多次長時間的動力飛行。只有衝壓噴氣發動機可作為髙超聲速飛行的動力裝置。20世紀90年代發展的超聲速燃燒衝壓噴氣發動機，利用高速迎面氣流流入發動機增壓後的超聲速燃燒，飛機可以做到馬赫數為5〜16的飛行，但只能在20000m以上的高空使用，且低空點火困難，性能很差。後提出先由渦輪噴氣發動機使飛機加速到馬赫數3左右，飛行高度達20000m以上再使用衝壓噴氣發動機，使飛機速度達到馬赫數5以上的混合發動機方案。
但高超聲速飛機飛行在40000m以上的髙空，速度變化大，會帶來機體結構及空間防護等新問題。為此，美、蘇、日、英等國先後提出多種方案並進行多次試驗，預計不久能得到成果。高超聲速飛機的實現，會使航空運輸的速度增加10倍以上，地球上任意兩點都可在2小時之內到達。在高超聲速飛機的基礎上適當加強動力，就可變成衝出地球大氣層的太空飛行器，成為可多次使用的空天飛機,使航天飛行的成本大大降低，從而實現普通人能航天旅行的夢想。
