X-30是由美国国防部和国家航空航天局共同组织研制的可复用空天飞机研究机，其目的是弥补地面试验设备在研究马赫数大于8以上飞行现象的不足，开发验证用于高超音速飞行的基础技术，以便制造在技术、成本及应用上更为先进的航天运输系统和军、民用飞机。它是美国“国家空天飞机计划”（NASP）的一个组成部分。
历史背景
上世纪60年代经过反复论证而诞生的航天飞机 是以重复使用，费用最少为目的而代替一次性使用火箭的。用火箭向轨道上发射1公斤 需要几千美元的发射费，而航天飞机的目标是降到十分之一。然而这个目标落空了，航天飞机实际发射费用每磅为2000～3000美元。加上“挑战者”号事故，使一次性使用火箭重新有了市场。
尽管如此，由于空间站和战略防御的需要，特别是空军认为，必须有一种能从一般跑道上起飞，缩短起飞准备时间的飞行器，机体尽量由人操纵。这样，可在极有限时间内，对地球上和轨道上的目标进行侦察、运输、截击。而当时的航天飞机的起飞准备时间太长（需几周），基地只有两个，易遭破坏。为此，于1983年，空军系统司令部 (AFSC)的航空系统处（ASD）开始了TAV计划的阶段1研究，TAV (Transatmospheric Vehicle)的设想是水平起降，2名乘员，9吨载荷，在地球和轨道间飞行，在普通跑道上起飞准备时间在5分钟以内。
1985年夏空军系统司令部召开“项目预测2号方案”研讨会，会上选择了今后10-20年内将使用的39种技术，这也是TAV所需的大部分技术。
1985年秋空军首脑部高度评价TAV。
1985年3月政府科技政策办公室起草的一份今后“国家航空研究开发目标”的材料中也谈到TAV的目标，指出必须花大力气抓航空航天这两个领域的技术合作。
1986年初美国TAV这类飞行器统一称为航空航天飞机（Aerospac-eplane)。
自里根总统发表咨文之后，以国防先进 研究计划局（DARPA）为牵头单位，作为国防部和航宇局合作项目开始实施NASP X-30计划。它的正式目标是：“开发并验证作为高超音速飞机的基础技术，以便能够制造在技术、成本和应用上比以往更先进的空间运输系统、军用飞机和民用飞机。”它的短期目标是“开发并用研究机X-30验证美国制造这种飞机材料所需的技术。这种飞机材料将用在以高超音速持续飞行的宇宙运输机和在大气层内飞行的军用民用飞机上”。
研发历程
在早期概念研究的基础上，1986年2月4日美国政府宣布推行“国家空天飞机计划”时提出研制一种能水平起降单级入轨的研究机X-30。1986年开始对开发所需技术进行评估。这一阶段计划于1993年完成。然后进行X-30研究机制造，并在2000年前后开始试飞。
美国国防高级研究计划局陆续与多家公司签订了研究发展合同，选中
麦克唐纳·道格拉斯公司负责中机身、包括操纵稳定性和热控制，选中通用公司负责后机身、包括机体与发动机的综合问题，选中
罗克韦尔公司负责前机身、包括飞行管理系统与分系统，选中普拉特·惠特尼集团公司和火箭动力公司负责推进系统。1988年7月默奎尔德特公司参加普拉特·惠特尼集团公司的超音速燃烧冲压发动机研究。1989年1月罗克韦尔公司试验了1/7比例的超音速燃烧冲压发动机。
在美国政府大量削减政府开支后，X-30的进度又推迟。为减少风险，于1993年提出先制造和试飞两架X-30原型机，把工作退回到火箭发射的超音速燃烧飞行试验，在发动机方面，首先用“民兵”与“大力神”火箭发射超音速燃烧发动机，再研究马赫数大于12时的发动机工作情况，在试验成功后再推进X-30计划。
X-30有助于使普通火箭发射器灵活、有效地将更大载荷运送至地球轨道，它在空天飞机的可复用性、发射后回收技术以及对中途返航的研究都具有重要意义。X-30的研制总经费估计为20亿美元，其中7亿美元来自各生产企业。
X-30采用尖头、狭长机体、大后掠三角翼、单垂尾布局，以减少高速飞行时的阻力，机身从前到后为头锥，两人驾驶舱、电子设备舱、液氧舱、由气态、液态和固态氢混成的糊态氢舱及液氧舱。动力装置由涡轮冲压/超音速燃烧冲压/入轨和再入大气火箭发动机构成。机体主要用钛基复合材料，表面高热部分用有内部冷却的防热材料。
80年代中对X-30的研制总经费估计为33亿美元。1984、1985、1986年的科研经费分别为3.5亿美元、4.25亿美元、5亿美元。
技术特点
X-30的最大特点是使用超音速冲压发动机，并把机体的后半部分与发动机设计成一个整体。
第二个特点是能大幅度降低空间运输的发射费用，达到航天飞机单位重量费用的10%，甚至1%。
第三个特点是能在大气层内高超音速巡航飞行。预计马赫数为5-15，高度2.4万-4.6万米。
X-30从一般跑道上水平起飞，免去了航天飞机组装后运到发射台的麻烦，节省了支援发射的地面费用。而且航天飞机的费用大部分用于一次使用的外贮箱和固体助推器的回收再使用上。X-30使用冲压发动机，在大气层内加速到马赫数25，高度达到6万米后，再爬升到地球轨道。如果不飞到轨道上，仅作地球上两点间飞行，就没有必要加速到马赫数25。
X-30是空天飞机的研究机，它是21世纪实用空天飞机的第一颗火种。
关键技术
X系列飞机是美国的技术试验飞机，从1947年的XS-1突破音速到1967年X-15A-2，马赫数达到6.72。然而，那时美国的重点转移到航天方面，宇航局于1968年中断了X-15的飞行。
进入80年代，美国空军曾经拥有的领先 地位受到影响。1984年DARPA的库巴长官呼吁每年拿出10亿美元建立一种国家体制，以便每年研究一种X机那样的试验飞机。他说，航空航天飞机需要由X-30这类飞机来验证遍及发动机、气动力学、材料、燃料和电子系统等各个领域的技术。
冲压发动机
使用空气中的氧气，可以加速到马赫数为25的超音速冲压发动机是X-30的关键。冲压发动机(Scramjet-Supersonic Combustion Ramjet)在60年代就曾作过地面试验，后来曾计划安在X-15上试验，但因 X-15计划中断而放弃。
飞机在超音速飞行时，从前方压入发动机的空气因动压作用而升高压力，因而无需涡轮等部件。然而空气要正常稳定地燃烧，在燃烧室处的流速需保持在音速以下，所以燃烧室的形状非常考究。另一方面，在以马赫数为4速度飞行时，发动机效率反而会降低，不能使用。因而要靠涡轮发动机(ATR)起飞并加速到马赫数4。
这样X-30从起飞到进入轨道需3种发动机： 起飞并加速到M=5左右的ATR发动机，再加速到M=4-25的吸气式冲压发动机，以及最后进入轨道用的加速到M=15-30的火箭发动机。火箭发动机比冲最好为450秒以上，不到500秒，而NASP的吸气发动机已达1200秒以上。
地面试验
地面试验设备（如风洞）只具备M=8以下的能力，用极小的缩比模型可达到M=20，对M=25的X-30除了用实际飞行去验证外，必需依靠计算空气动力学(CFD)的方法。利用航宇局艾姆斯中心的克莱2超级计算机建立的数值气动力模拟机（NAS），可精确计算发动机内部的气动和工作状况；另一方面，利用M=8以下的地面试车结果外推到M=25的状况。两者验证结果，剩下的工作只能靠飞行试验来解决。
新材科
关于X-30研究机在达到M=25及重返大气层时的气动加热情况，据艾姆斯中心透露：上升时，机翼前缘驻点约3200°C，再入时约1 000°C，其余部分约1000°C。和航天飞机比较，驻点温度在再入时是后者的2倍，上升时达到10倍。
除了在外形设计上兼顾防热和升阻比外，机体大部分采用辐射冷却，同时开发新型防热材料。X-30计划开发的机体材料能耐540°C以上高温，比强度为10kg/mm2。发动机部件采用快速凝固（RSR）合金。发动机喷口、机头、翼前缘等高温区使用碳-碳复合材料。此外还将使用金属基和陶瓷基的复合材料。
液氢管理
X-30除了使用耐热材料外，对气动加热特别严重处使用液氢燃料冷却。
液氢除了作火箭燃料外，在50年代，B-57飞机上使用液氢作过飞行试验。使用液氢能降低机载燃料量，但在发热量相同情况下，其贮箱容积却是汽油燃料的4倍。
液氢贮箱内侧是-253°C的低温，而机体外侧因气动加热是高温；航天飞机外贮箱是一次使用，X-30的贮箱却是多次使用，所以贮箱的结构和材料是X-30开发技术之一。
X-30把液氢用作冲压发动机和涡轮发动机的燃料，又和少量的液氧一起作为火箭发动机及反作用控制系统的燃料，它还用于燃料电池。此外，液氢还用作机体和设备的冷却，以及机舱内空调。因此，最佳地自动进行液氢管理的电子系统也是关键技术之一。
技术参数
机长 45.7～61米
动力装置 入轨和再入大气时的火箭推力为222～333千牛。
重量及载荷 起飞重量113400～136000千克。
存在问题
①过载问题。空天飞机在起飞爬升到巡 航或巡航到下降着陆过程中的过载以多大为限制过载控制在0.1g(巡航速度为M=2.2)，如若M=12，则不能控制在0.2g。一般高超音速运输机的巡航速度为M=5。自然，“东方快车”也不是以M=25的速度飞到东京。
②研制费问题。航天飞机最终的研制费用高得惊人，由于技术改变，最佳方案也会改变，在费用上就有可能出现新的问题。
③燃料问题。液氢虽好，但贮箱却增大。改用液化甲烷，同样的发热量，其容积是液氢的1/2.5，然而甲烷也是-161°C的低温燃料，要使用它，需在机场新建燃料库、供给系统和相应的服务体系。
此外，还有起飞降落时的噪音问题；安全保护问题、公害标准、经济性，以及随着研制的深入，接踵而来的各种技术问题。