高超音速飞机是指飞行速度大于5马赫（即5倍音速）的一种飞行器，它的研究不仅考验着当前航空科学的发展水平，同时也是军事、工业、科技等方面的重要战略需求之一。
相比于普通的亚音速和超音速飞机，高超音速飞机并不是指速度快几倍，而是指飞行速度已经越过了声音传播的极限，即声速，在工程上这意味着其速度往往是声速以上的几倍。
目前高超音速飞机主要有三种类型：第一种为能量机，即利用高温气体动力学特性实现高速飞行；第二种为外形内压式飞行器，即外形呈钻石形，由于不外泄气流、利用气动加热增加推力，从而实现高速发射。
第三种是利用惯性约束技术实现的高速飞行器，即采用所谓的“项目减震”技术，通过自身惯性约束达到稳定控制的高超音速飞行器。
高超音速飞行器飞行过程中面临着众多挑战和技术难题。首先是空气动力学问题，其中最主要的是气动加热和气动力问题。
由于飞行速度远远超过声速，空气在气动弹性变形的时候会产生大量热能，如果不能有效地控制加热量，飞船的整体结构很容易被烧毁。
另外，超音速区比亚音速区空气密度小，且空气流速剧烈变化，容易造成不稳定的气动力学效应，极具挑战。
此外，高超音速飞行器还面临着发动机设计、结构强度、及导航制导与控制等多个方面的技术难题。对于发动机而言，其在高速飞行下需要承受远高于低速飞行状态下的加速度、转速甚至燃气温度，这无疑是一项极其严峻的挑战。
对于结构强度问题而言，在高速飞行条件下，材料容易因气动加热失去强度、受到材料降解等问题，需要使用高强度、高耐热性的材料或者新型复合材料来解决。另外，高超音速飞行器还需要具备高度可靠的精密制导技术，以确保在信息异常环境下仍能高效运转。
尽管面临众多的技术挑战和工程难题，但是高超音速技术的研究和应用仍然有着巨大的前景。在战争应对和反客为主的道路上，开发高超音速技术可以显著提高我国军事威慑力，并为了保护国家安全提供更宽广的空间。
而在应用领域上，高超音速技术的发展对于能源贮存、新型超导体、高速运输、空间探索等多个领域都将带来重要的创新，未来前景。