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현재 서울에서 1만1천km 떨어진 뉴욕까지 논스톱 운항 중인 대한항공의 보잉 747 최신예 장거리여객기를 탈 경우 음속보다 약간 느린 마하 0.75로 날아도 약 16시간 걸린다. 이러한 장시간의 무착륙비행은 노약자는 물론 일반 사람들에게도 매우 피곤하고 지루한 여행이 아닐 수 없다. 만일 이 거리를 2, 3시간내에 날아갈 수 있다면 노약자는 물론 바쁜 사업가들에게도 매우 반가운 소식이 될 것이다. 이것이 가능하려면 음속의 5, 6배로 나는 극초음속 항공기의 개발이 필수적이다.

고속항공기의 하나로 1962년 개발에 착수해 1975년경 상업운항에 들어간 콩코드여객기는 기술적인 면에서 많은 기여를 했으나 음속의 2배에 그친 속도, 불충분한 항속거리와 좌석수 등으로 전세계적으로 이용되지 못하고 말았다. 한편 군용항공기로는 미국의 유명한 첩보기 SR-71이 있는데 이 항공기는 운항속도가 음속의 3배 이상으로 장기간 동안 활약하다가 얼마전에 일선에서 물러났다. 이러한 기술들을 바탕으로 미국은 1986년부터 약 30억달러의 예산으로 NASP(국책 우주항공기 개발)계획을 추진해 오고 있다.

음속의 5배 이상으로 나는 극초음속항공기를 개발하려면 현재 과학기술은 많은 문제점들을 갖고 있다. 극초음속으로 비행하는 항공기주위에는 매우 뾰족한 각을 갖는 경사충격파가 발생하게 되며, 이로 인해 항공기에 걸리는 공기의 저항력이 매우 급격하게 증가하므로, 이러한 항력을 최소화하기 위한 공기역학적 설계가 필수적이다. 또한 충격파 후방은 압축으로 인해 공기온도가 급상승하게 되는데 이로 인한 공력가열(aerodynamic heating)현상을 해결하여야 한다.

우주왕복선에서도 이 문제를 해결하기 위해 특수내열타일을 개발해 사용했으나, 착륙시 적지 않은 타일들이 손상되어 떨어져 나가곤 했다. 음속의 5배 정도로 비행할 경우 항공기 선두부는 최고 화씨 1천6백도에 달하는데 이러한 고열에 수없이 반복적으로 장시간 견딜 수 있는 고내열성 고강도 특수항공기재료를 개발해야 한다.

이를 보다 효과적으로 보호하기 위해 표면내부로 냉각하는 기술이 필요한데 현재는 극초음속항공기의 연료로 가장 유망한 액체수소를 이용하는 방법이 채택될 전망이다. 이 경우 항공기 외피구조재료는 바깥의 화씨 1천6백도 고온과 내면의 영하 수십도 등 극심한 열적환경에 견딜 수 있어야 한다. 대부분의 고속항공기들은 엔진내부의 연료가 연소되는 연소실에서는 매우 느린 속도로 공기가 흘러 지나면서 연소가 이루어지도록 엔진 전방에 설치된 공기흡입구의 형상이 적절히 설계되어 있다. 그러나 비행속도가 음속의 5, 6배인 경우 이와같이 엔진내부의 공기속도를 낮추면 매우 큰 공기저항이 걸리게 되어 정상적인 극초음속비행을 할 수 없다. 즉 음속 5, 6배인 외부 유속을 음속의 1~2배까지만 낮추어야 하며, 따라서 이러한 초음속유동속에서 연료를 연소시켜 노즐로 분출시키는 스크램(SCRAM)제트 기술이 필수적이다.

한편 아무리 극초음속항공기라 해도 이착륙시에는 저속 비행을 해야 하므로, 저속에서는 일반 터보제트엔진 같이 바뀔 수 있는 원리의 복합사이클원리의 항공기엔진이 개발되어야 할 것이다.

콩코드기가 미국 취항할 때 제기됐던 대기 오존층의 파괴문제, 그리고 음속 이상으로 날 때 지상에 나타나는 충격굉음 등의 환경 문제도 충분히 검토돼야 할 것이다. 현재 극초음속항공기 기술은 미국이 가장 앞서 있으며 그 뒤를 유럽 일본 등이 뒤따르고 있다. 경제대국 일본은 막강한 경제력을 배경으로 2010년까지는 음속 2, 3배의 초음속 항공기를, 그리고 2020~30년까지는 음속 5배의 극초음속 항공기를 관련전문 연구소 및 항공우주산업체들과 공동으로 개발할 계획이다.