超越音速的飞行
第二次世界大战期间，活塞式歼击机发展很快，到20世纪40年代中期，最大飞行速度已达760千米／小时。但是活塞式飞机的速度再想提高已经十分困难了。
1945年6月，英国在试飞一种高速飞机时，因飞行速度接近音速（每小时1224千米／小时），造成机身破裂、机毁人亡。还有些人也用活塞式飞机进行过一些超音速飞行试验，均告失败。当时检查高速飞机飞行失败的原因，都是由于速度太快引起的，而这个速度的限度又和音速相接近。
于是当时从事研制飞机的一些人们，把音速（340米／秒）看作是一种天然不可逾越的障碍，称为“音障”。
不少人还曾对能否制造出超过音速的飞机持悲观态度。当时一位英国科学家就曾说：“音速……像是挡在面前的一堵障碍墙。”于是出现“音障”这个词儿，并且吸引不少科学家来分析造成音障的原因，寻找克服音障的方法。
后来，经过多次研究发现，由于飞机的飞行速度在接近音速时，飞机的机身、机翼、尾翼等部位上会产生激波，增大了阻力，这就是波阻。由于波阻的影响，飞机在进行超音速飞行时，阻力大为增加。
此外，螺旋桨在高速旋转时，也由于同样的原因效率大大降低。因此，必须有一种新的动力装置，才能克服“音障”。
为了突破“音障”，美国兰利研究中心曾做过一些空气动力试验，从高空投掷装备了仪器的流线型物体，测出升力和速度，还做了一些分析。
但是，根据这些试验的结果，还不足以得出结论，要想精确地得到跨音速的数据，需要制造全尺寸的飞机，进行飞行试验。
1943年，兰利研究中心提出了一个“研究机”的方案，并把“研究机”命名为X—1。
为了减少阻力，这架飞机的外形设计就像一枚炮弹，这是为了减小由于波阻产生的阻力，机身外壳大部分仍采用铝合金，但结构大为加强。为了充分发挥燃料的作用，这架飞机采用空中投放方式，以节省起飞时要消耗的燃料。为了进行X—1飞机的试飞，美国精心挑选试飞员，最后选中了年仅24岁的查尔斯·耶格上尉。耶格上尉在第二次世界大战中，共参战61次，击落敌机13架。糟糕的是，在试飞的前3天，耶格上尉月夜骑马，竟被摔断了两根肋骨。但为了X—1的试飞，为了独享试飞的殊荣，他仍然坚持试飞。
1947年10月14日，一架桔红色的X—1试验机，缓缓地装进一架B—29轰炸机的炸弹舱中。耶格精神抖擞地出现在机场上，医生又对他进行了最后一次体检，他满怀信心地登机起飞。
飞机突破音障瞬间
当B—29爬升到3000多米的高度时，耶格才由B—29炸弹舱坐进X—1的座舱。当时B—29的速度已达322千米／小时，由于肋骨骨折及腰胸之间重厚包扎，使得他无法伸手抓住舱盖下方的闩锁，幸亏机械员给他装了一根两尺多长的把手，才使他能够进行操纵。
当B—29爬高到7620米时，飞行员切断连接器并投放X—1。同时，耶格立刻起动火箭发动机，并把X—1飞机拉起来，向上爬升。
以前一些飞机突破“音障”都采用由高空向低空俯冲的办法达到音速飞行，但由于低空空气密度大，微波的强度增大，造成极严重的“爆击”。为了避免这种情况，耶格操纵X—1爬升到11580米的高度，才改平飞，然后关掉火箭发动机，开始俯冲。当飞行速度达到M0.8时，飞机产生强烈振动。M数继续增大，振动不断加强。飞行速度继续增大到M0.97，M0.98……突然，飞机停止了强烈振动，它变得驯服了。X—1突破了“音障”！从此，人类的飞行再也不受“音障”的限制了。
飞机的飞行速度终于突破了“音障”这一巨大的障碍！
火箭推动飞机飞行
突破“音障”的试飞成功，给航空事业的进一步发展带来希望，既然“音障”已不再成为提高速度的障碍，人们就千方百计提出使飞机能实际提高速度的手段。
而与提高速度最密切相关的因素，是加大飞机上的动力。用火箭作为推力装置，可以提高飞机的速度，1939年6月15日，世界上第一架用火箭作为推力的飞机He176试飞成功，这是一种小型的飞机。
火箭发动机是较早的喷气发动机的一种型式。它的工作原理简单地说，就是利用火箭中装的燃料在燃烧时向后喷射出的巨大气流所产生的反作用力，推动飞机前进。它的推力大，可以使飞机得到更大的速度，而且构造简单，重量轻，使飞机减轻负担，也有利于提高速度，因而喷气发动机很快成为超音速飞机的动力装置，而我们在习惯上也就将这种飞机叫做喷气式飞机了。
几年之后，德国的Me262型喷气式飞机就开始首批生产，这种飞机的速度要比其他国家的战斗机每小时要快160千米。这种飞机安装了4门航炮，火力足，飞得快，十分厉害。但它不适合新飞行员飞行，许多没有经验的飞行员死于这种飞机失事。
英国最初研制的喷气动力飞机是一种直桶形飞机，现在仍可在伦敦的科学博物馆看到它。
随后，英国又生产出格洛斯特“流星”飞机和德哈维兰“吸血鬼”飞机。这两种飞机很快出了名，它们的最大特点是：易于驾驶、安全、适用于作战，所以世界上不少国家购买了这两种飞机。这期间，美国的喷气推进研究工作也非常活跃。
1944年1月，一架XP—80飞机安装着喷气发动机，进行试飞。一位记者描述这架飞机：“这架漂亮的、闪闪发光的战斗机可谓举世无双，它的机动能力和大部分性能都超过了世界上其他任何飞机。”美国在XP—80的基础上，又相继生产出F—84“喷气雷电”战斗机，F—86“佩刀”战斗机。“佩刀”飞机成为现代超音速战斗机的开路先锋。与此同时，世界上其他国家也都热切盼望采取新的推力装置，改进飞机的速度。
F—86“佩刀”战斗机
日本曾研制出一种简单的双发动机喷气式战斗机，由于动力不足，在战争的最后几天进行试飞时，只在空中飞行了11分钟。前苏联的喷气战斗机方案，是在吸取了一些国家的经验之后发展起来的，生产出了米格—15，伊尔—28轰炸机。
喷气动力发动机很快为全世界所采用。当然，最先安装喷气发动机的都是战斗机。
战后航空运输的发展
第二次世界大战结束以后，民用航空班机恢复了和平时期的正常业务和航线网，深受广大旅客的欢迎。
在这个时期，交战国原来为战争而准备的大量军用飞机，也因战争的结束而急需找到新的用途。战争结束初期，使用比较广泛的运输机是道格拉斯公司生产的DC—3运输机。这些运输机中，许多是军用飞机经过不同程序的改装而成的。
还有一种DC—4民用航空机，也投入到世界性的民航业务中，它是美国用第二次世界大战中广泛使用的C—54型“空中霸王”运输机改装而成的。DC—4是一种全金属下单翼飞机，最初可载客44人，经过改装，载容量翻了一番。DC—4运输机在世界民用航空中曾发挥了很大作用。但是那时，DC—4没有设计密封舱。
一般来说，飞机上升到4000米高度，大气就相当稀薄了，大气中的含氧量就少了，大气压力也减小了，旅客在这样的环境里不但会感到呼吸困难，心跳加快，还会因为体内的压力比外界的压力大，造成类似前面说到的氢气球升到高空发生爆破的生命危险。所以，仅仅是简单地将军用运输机加以改装，增添一些乘客的座位，就指望它能在高空进行远距离的飞行，而且携带那么多的旅客，是不行的。于是，飞机设计师们考虑到，要为这样的高空、高速度、长距离运输机提供一个适宜于旅客舒适乘坐、保证旅客健康和安全的小环境——这个小环境应该具有和地面上相同的空气成分、压力、温度和湿度，为旅客运输机设计密封舱的思想提上了议事日程。
1946年2月，美国泛美航空公司将“星座”机推出，用于国内航线。虽然星座运输机也是由军用运输机改装而成，它的军用型代号为C—69。但改装后的“星座号”与DC—4运输机相比较，有两大长处：一是速度快，每小时比DC—4快160千米；二是有了密封舱，使旅客旅行舒适、安全。
民用运输机的发展带来了商业上的竞争和繁荣。不久，美国波音公司又推出一种名叫“同温层巡航机”的运输机，投入民航运输。“同温层巡航机”的推出，意味着民航运输机的飞行又进入一个新的高度。地球的外面包围着一层厚厚的大气层，它大约有1000～1200千米高。在距离地面11～12千米的高度，这层大气叫对流层；在对流层往上约30千米的高度，叫同温层，也叫平流层；平流层再往上，就是电离层了。
美国给这种飞机起名为“同温层巡航机”，这么响亮的名字目的当然是为了显示这种飞机可以飞到很高的高度，以至可以到达同温层这么高。它也是波音公司将第二次世界大战时生产的轰炸机——“超级堡垒”加以改装的，它有4个发动机，功率确实比较大，可以载乘近百名旅客，设备也比较讲究，飞机的下层设有可供旅客休息的休息室。所以它一问世就受到泛美公司的青睐，购买了数架投入北大西洋航线。至于这种飞机实际飞行的高度，也仍旧不过是在距离地面的万米高空——对流层中飞行。
最早的超音速战斗机
从第一次突破“音障”到进行持续、有效的超音速飞行之间，还要有一段很长的路。
第二次世界大战虽然在1945年结束了，但世界并没有太平，特别是美国和前苏联之间，两个大国的军备竞赛明里暗里还是很激烈的。
最早的实用型超音速战斗机是美国的F—100和前苏联的米格—19。F—100飞机是原北美飞机公司为美国空军研制的第一种超音速战斗机。研制工作从1949年2月开始，最初这种飞机叫做“佩刀—45”计划，因为该机的机翼后掠角为45°，形状恰似一把佩刀。
1953年5月，YF—100A第一号机首次试飞，飞行试验结果很好，当高度为11000米时，速度达到M1.38，低空飞行时，速度达到1215千米／小时，也已接近音速了。
1954年9月，美国战术空军第479战斗机联队，第一批改装F—100，但是，由于在训练中连续发生事故，F—100不得不停飞。停飞后，F—100进行了大量的试验，1995年2月26日，在一次俯冲试验中，试飞员被迫在1250千米／小时的速度时跳伞，这是世界上第一例从超音速俯冲的飞机上跳伞成功。
米格—19战斗机
经过多次试验，F—100进行了改进，继续装备部队使用。F—100装有一台喷气发动机，推力7000多千克，机上装有4门20毫米航炮，机身上有6个外挂架，最大外挂重量可达2720千克。为了增强空战能力，后来又加装了“响尾蛇”导弹。F—100在执行对地攻击任务时，还可加挂空对地导弹，F—100还有空中加油设备。F—100是世界上第一种平飞速度超过音速的战斗机。米格—19是前苏联的第一种超音速歼击机。
1945年5月，德国投降，前苏联俘虏了一批德国技术人员，并缴获了一批飞机资料、设备和相当数量的喷气发动机，开始仿制。1946年仿制成功。
米格—19是前苏联第一种成批生产的超音速飞机。1953年试飞成功。米格—19的最大平飞速度为1454千米／小时，机上装有3门30毫米航炮。米格—19实际上是一种带有过渡性质的歼击机，它从高亚音速的米格—17过渡到M2一级的米格—21。
突破摩擦起热的难题
当飞机高速飞行时，飞机表面与空气产生激烈的摩擦，摩擦力可使飞机的速度大为降低。而且摩擦生热，飞机飞行的动能在摩擦中转化为热能，使飞机表面的温度急剧升高。这种温度的升高会随着飞机飞行速度的提高而增加，它造成了飞机飞行的“热障”。
根据理论估算，在超过11千米的高空当飞机飞行速度的M数为2时（也就是等于音速的2倍时），飞机头部的温度可能达到118°；当M数为2.5时（音速的2.5倍），温度可达215°；当M数为3时（音速的3倍），温度则将升高至335°。
一般将M数达到2.5以上时，看作是出现“热障”的飞行速度。在这么高的温度下，“热障”的表现是：制造飞机外壳的轻金属合金的结构强度和刚度降低，出现变形或破损，甚至局部熔融。飞机油箱的油也将达到沸腾的程度，无法正常供油，而且随时存在着因温度过高而骤然燃烧爆炸的危险。
总之，“热障”在任何一个方面造成的损坏都可使飞机从高空中坠毁。
美国于20世纪50年代中期，开始探索解决热障带来的一系列问题。解决的途径是针对由于温度过高而出现的各种障碍来一一排除。比如针对飞机外壳材料耐热性能差的障碍，改用钛合金和不锈钢等耐热材料；安装冷却系统，以保证油箱能正常供油等等，也就是说，采取综合性的防热措施。
美国贝尔公司生产的X—2研究机，进行了克服“热障”的试验，1954年5月，第一架X—2在母机B—50上发生爆炸，但这并没有炸掉人们克服“热障”的决心。第二架X—2研究机由美空军飞行员埃费雷斯特完成了首次飞行。随后，X—2又进行了7次飞行，并在1956年9月7日达到36637米的高度。
1956年9月27日，飞行员阿普特完成了一次史无前例的M数为3.2的飞行，这是首次突破“热障”的飞行。但该机在这次飞行之后失事坠毁。
突破“热障”的实用作战飞机是美国生产的SR—71和前苏联生产的米格—25。
1959年，洛克希德公司根据美国空军的要求，着手研制一种M数为3的军用机A—11，原型机于1962年4月开始试飞。之后，在A—11的基础上，美国研制了远程截击型的YF—12和战略侦察机SR—71。这两种飞机的外形十分特殊，机身细长，采用三角形机翼。
SR—71侦察机
SR—71于1963年2月开始研制，1964年试飞，1966年1月交付使用。20世纪90年代初停飞。它的设计已经相当先进：最大平飞速度为M3.2，巡航速度为M3，实用升限为26600米，机上装有天文—惯性导航系统、侧视雷达、地形跟踪雷达和各种照相侦察设备，每小时可侦察15.5万平方千米的面积。
SR—71大量采用耐热的材料钛合金制作，它占机体重量的93％，这是克服“热障”的一个好办法。米格—25是60年代初，前苏联为对付当时美国正在研制的M数为3的XB—70轰炸机而设计的。
1969年开始装备部队。米格—25机体大量采用合金钢。它也是一种耐热材料，但结构比较笨重。米格—25的最大速度可达M3.2。
