对直升飞机的探索很早就开始了。凯利23岁时曾制成过一架直升飞机模型，著名的意大利画家达·芬奇绘制的许多直升飞机模型至今仍保留在博物馆中。用于山区救援的直升机由于“直升”的难度很大，制造技术复杂，因而工作进展缓慢。第一架直升飞机究竟是谁制造的，至今众说不一。1933年俄国工程师尼克拉·费洛林创造了直升飞机在空中飞行30分钟的纪录。1934年的飞行纪录是高度17.4米，距离1083米。直到20世纪40年代直升飞机才真正有了实用的价值。
从“直升飞机”的名字便可以知道，这种飞机的特点是能够直升、直降。那么，它为什么能够直升呢？这必须首先从普通飞机的螺旋桨说起。普通飞机的螺旋桨安装在机头前面，叶片在竖直面内旋转时，产生一个向前的牵引力，飞机前进，机翼产生升力，使飞机升空。而直升飞机没有机翼，在它短粗的身体上方有一副细而长的、能够绕竖直轴转动的螺旋桨，它旋转起来产生一个向上的力，便可以克服重力，竖直升起。直升飞机螺旋桨的构造非常复杂，每片叶片的根部都是可以活动的，在驾驶员操纵下，叶片的方向、距离可以不断地变化，使飞机能上下、左右、前后运动，还可以在空中停留，这是普通飞机做不到的。
直升飞机体轻、坚固，机动性能好，不需要机场、跑道，可迅速起飞，能快速转弯，能前后、左右移动，因此它有许多特殊的用途。如它可将货物、旅客运送到交通不便的山区；可进行森林防火、救火；可以追踪发现鱼群；可进行大面积播种、除草、灭虫；还可以检测高压路线；施工中吊起大型设备等等。在军事上的用途更为广泛，能够将作战人员、武器迅速快捷地运送到前线，并能直接参与侦察、救护和攻击。但是直升飞机也有其不可避免的弱点，即飞行速度慢和飞行距离短。
20世纪50年代是直升飞机蓬勃发展的时期，各种新奇结构布局的直升飞机大量涌现，为后来的直升战斗飞机、直升民用飞机的成功打下了坚实的基础。现在人们对这种飞机的兴趣与日俱增，研制的机种繁多，五花八门，有的已趋向成熟。
旋翼直升飞机，是20世纪50年代初美国为陆、海、空研制的临时执行特种任务的飞机。机体上装有喷气旋翼、机翼、尾翼、活塞式发动机和推进式的螺旋桨。在垂直起降时，从发动机驱动的压气机里引出空气，通过导管输往旋翼，驱动旋翼转动，产生升力。飞机则可垂直起降。水平飞行时，关掉压气机，旋翼成风车状态自旋产生少量升力，发动机也就用来驱动螺旋桨，推进飞机。这种飞机的最高速度是322千米／小时，是当时直升机中的佼佼者。
坐地直升战斗机，是20世纪50年代初美国制造的一种被人叫做“高跷”的XFY-1直升飞机。可以在舰船的小甲板上直接起落。这种飞机是带有两个大垂直尾翼的三角翼单座战斗机。两机翼和两垂直尾翼形成十字形，端部各伸出减震柱，下装滚轮，构成像“高跷”的四轮起落架。由于它垂直升降程序非常繁琐，对实战实在是毫无用处，因此就没有进一步研制下去。但是它在巡回航空表演时却显示出其独特的优势，其场面之壮观、精彩，比钢丝表演更为惊险，扣人心弦，每次都吸引了成千上万的观众。
偏转滑流的直升飞机，是靠放下机翼上的大襟翼，把螺旋桨产生的向后的滑流引向下方，产生排气升力，使飞机能在短时间内起飞或降落。20世纪50年代末，瑞安公司为美国陆、空军研制出偏转螺旋桨气流的VZ-3单座试验直升飞机。并于1958年2月首次试飞成功，开创了偏转滑流直升飞机垂直起落成功的先例。
喷气直升飞机，是一种能垂直起落，并能在水平飞行中做到和一般飞机那样做机动动作的战斗机。1954年，美国贝尔公司首次进行试验，使一架简易的试验飞机成功地垂直起落，这是一次具有重大意义的开创性试验，它成为喷气直升飞机发展的重要雏形和现代战斗机矢量推力控制技术发展的先导。早期喷气直升战斗机的研制方案很多，但投入实用的却屈指可数。英国的“鹞”式战斗机捷足先登，成功地装备了部队，在战争中也充分发挥了威力。美国海军陆战队在“鹞”式飞机的基础上，研制出AV-8B短距／垂直起落战斗机，改进了它的载荷和续航能力、外挂架数目、武器投射精度以及驾驶员的视角等。这种战斗机仍在不断地改进和发展着。现在，俄罗斯一直使用20世纪70年代生产的“雅克-36”垂直／短距起落歼击轰炸机，外形近似“鹞”式飞机。
对于21世纪可供使用的垂直起降战斗机，人们提出各种各样的方案。其中，美国格鲁门公司的折腰式舰载战斗机方案尤为奇特。这种战斗机计划用作执行海上巡逻、警戒、反潜任务，作战时间超过1小时，作战半径约190千米。
总之，喷气式直升飞机具有广阔的发展前景，将大大提高舰载飞机的机动性和作战能力，也必将为未来高机动的超音速巡航战斗机开拓更宽广的道路。
掠翼飞机
早期的飞机多采用直机翼，后来为提高飞机的飞行速度，做超音速飞行，飞机发明家们竭智尽力地研究机翼的形状和布局，而前掠、后掠、变后掠、斜翼和X翼等形形色色的飞机机翼就是他们独创工巧的设计。这些机翼有一个共同特点就是都带有掠角，因此，我们把装有这些机翼的飞机统称为掠翼飞机。
第一架前掠翼飞机是在第二次世界大战中出现的德国制容克JU-287大型喷气轰炸机。它的最大飞行速度是810千米／小时，比当时的任何螺旋桨飞机都快得多。有人认为这种飞机的试飞成功是高速飞机设计的一项革命性突破。但奇怪的是，在飞行中发现，铝合金前掠翼发生严重颤振和翼梢扭曲变形，成为它的致命弱点，这种飞机的研制并因此而搁置。
20世纪80年代，随着复合材料和控制技术的进步，前掠翼飞机才东山再起，重新发展。美国格鲁门公司研制了两架X-29A前掠翼验证机，机翼上用碳纤维复合材料，以特殊铺层的办法制做蒙皮而解决了这一关键问题。在爱德华空军基地试飞时，发现这种飞机的升力增大了30％~40％，阻力减小了10％~20％，重量减轻了约25％，飞行速度达到音速的15倍，取得了惊人的成果，因此被列为未来战斗机最有希望的方案之一。
现在，美国计划将X-29A验证机的试验成果应用到先进技术战斗机的方案上，着手研制具有实战能力的前掠翼战斗机。他们提出的方案很多，其中最具特色的是前掠双垂尾的布局。这种战斗机做大机动飞行时前掠立尾前方的气流恰好垂直于它的前缘，这样，方向舵就会达到非常好的气动效果，而且横侧操纵能力也会大大增强。当然发动机的转向喷口也可以帮助纵、横向操纵，使其更加机动灵活。
后掠翼飞机，人们对它并不陌生。早期的一些亚音速战斗机为改善性能也采用后掠机翼，美国在20世纪40年代初研制成功的XP-55战斗机就是典型的一种。现役超音速战斗机的机翼都带后掠，令人瞩目的美国F-16和俄罗斯米格-29战斗机就是采用大后掠角的边条翼和三角翼组合的布局，使气动特性得到极大改善。
第二次世界大战结束时，美国从德国法西斯手中缴获了大量国防机密资料，发现梅塞施米特公司当时正在设计变后掠翼的P-1101战斗机，该设计可使平直机翼转成后掠翼，又可把后掠机翼转成平直机翼，这引起美国空军的极大重视，并决定制造样机进行试验。1948年，贝尔公司承担了研制任务，样机定名为X-5变后掠翼研究机。
1951年，第一架可变后掠翼飞机试飞成功。1964年，美国的F-111变后掠翼战斗机问世，轰动世界，此后各国飞机设计师纷纷仿效，先后已有十多种先进的变后掠翼战斗机和轰炸机问世服役。如美国的F-14，俄罗斯的米格-23、米格-27、苏-27等战斗机；美国的B-1、俄罗斯的“海盗旗”等超音速战略轰炸机等。
变后掠翼飞机在高速飞行时机翼转成大后掠角，飞机的阻力小、加速性能好、抗阵风能力强；起落和低速飞行时，机翼转成平直和小后掠角，飞机的续航时间增长、经济性能好、起落距离短、安全，因而成为现代战斗机和轰炸机设计中的重要举措。
X形机翼飞机的方案很早就有了。美国对它的研究也不少，而美国航宇公司在20世纪80年代末提出X形机翼的新型战斗机方案却很奇特。
这种飞机机翼为X形翼，一副前掠，一副后掠，像一只大蝙蝠。飞机的机身短，进气道和发动机都装在腰部，喷口处于X形翼后缘汇交处。发动机的喷气流从机翼表面上向后诱导出强气流，不但带走前掠翼与边条翼汇交处形成的乱流，而且这股气流产生的环量可以大大提高机翼的升力，据估计，这种飞机的机动性能将极其优越。
美国西科斯基公司提出了直升机和X型翼飞机结合为一体的新方案，用X形机翼进一步进行转换试验。计划中的这种飞机具极强的性能，在各种飞行条件下都能够达到最佳的飞行状态，人们正企盼着这种新型飞机的问世。
垂直和短距起落飞机
能垂直起飞着陆的飞机称为“垂直起落飞机”；能在很短距离内直飞和着陆的为“短距起落飞机”。垂直起落飞机通常也可短距起落，这时飞机的载荷和航程可明显增大，所以它又被称为“垂直短距起落飞机”。垂直和短距起落飞机在飞行中是由固定翼产生的升力来平衡飞机的重力，这一点它与常规飞机相同，而与直升机靠旋翼克服重力是不同的；但在起飞和着陆时，垂直起落飞机不靠机翼的升力，而是直接由动力装置或动力装置带动的旋翼、螺旋桨、风扇产生升力，实现垂直起落。在这一点上，它与常规飞机不同，而与直升机相似。垂直起落飞机的平飞速度和航程都比直升机大得多。在战时，机场是敌方攻击的重要目标。现代大型客机需要长达3000米的跑道，机场占地面积大且不能靠近大城市。而垂直和短距起落飞机可减少或摆脱对机场跑道的依赖，所以在军事和民用方面都有重要使用价值。
从上世纪20年代起，就有许多人设想和研制多种形式的垂直起落飞机，并进行了大量的试验，但均未成功。直到60年代初，第一种可供实用的垂直起落飞机才在英国试验成功。
1946年，法国人韦伯提出一种新的设想：把喷气式飞机的发动机喷口转向下方，飞机就垂直起落，把喷口转向后方，飞机又可向前飞行。1957年，英国的布里斯托航空发动机公司采纳了韦伯的新奇构想，研制“飞马”喷气发动机，于1959年试验成功。于是英国的霍克公司用“飞马”发动机设计了代号为P1127的垂直起落飞机，于1961年首次试飞成功。5年后，霍克公司在P1127的基础上研制出著名的“鹞”式战斗机，成为世界上第一种实际使用的垂直和短距起落飞机。如今，英国、美国和西班牙等国的空军或海军都装备了这种飞机。
1971年，前苏联研制成功世界上第二种实用的垂直和短距起落飞机——雅克36型战斗机。雅克36与“鹞”式的不同之处在于，前者除了有1台专供常规飞行的推力发动机之外，还有1台专供起落用的升力发动机，而“鹞”式是通过喷口的转换，由1台发动机既可提供推力又可提供升力。
从20世纪50年代起，美国的贝尔公司开始研制另一种类型的垂直和短距起落飞机——倾转旋翼飞机。这种飞机在机翼的两端装有可倾转的旋翼，它比一般螺旋桨飞机的桨叶长得多，但比直升机的旋翼短，通过倾转旋翼来实现飞机垂直起落和水平飞行的转换。当旋翼绕垂直轴旋转时，飞机就能垂直起落或空中悬停；当旋翼绕飞机纵轴旋转时，旋翼像螺旋桨一样产生推力使飞机向上飞，这时由固定机翼产生滑面力。1958—1961年，贝尔公司又在XV—3试验机上验证了倾转翼方案的可行性。1968年后，贝尔公司又研制了XV—15型样机，并于1979年7月首次完成了由垂直起飞转向水平飞行的试验。此后又在XV—15基础上发展了V—25型“鱼鹰”多用途飞机，受到了英国、日本等国的极大重视，它是一种大有发展前途的新型垂直和短距起落飞机。
能隐形的飞机
隐形飞机是一种运用隐形技术设计制成的军用战斗机。不过，隐形飞机的“隐形”只是一种借喻，并不是指飞机飞到临头，在肉眼视距范围内不能被看见，而是相对于号称“千里眼”的雷达而言。
雷达发射的电磁波束有个特点：只有当波束正好垂直照射到飞机表面某个部位时，它产生的反射波才沿着波束原来的照射方向返回而被雷达天线接收到，并在雷达荧光屏上显示出一个亮点来。飞机的雷达散射截面越小，雷达“捕捉”到它的几率也越小。美国研制的F—117A隐形战斗轰炸机的雷达散射截面只有0.01平方米，仅为其他作战飞机雷达散射截面的0.01％~0.1％，因此它就像真的隐去了身隐形飞机形一样，足以闯过雷达波设置的“天罗地网”。