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X-45無人戰鬥機是DARPA和美國空軍聯合提出的一項先期概念演示計劃，其主要任務是用來驗證無人作戰飛機的技術可行性，以更快、更高效波音公開X-45Phantom Ray無人戰機的應付21世紀的全球突發性事件。X-45無人作戰飛機具有低探測、維護方便、執行任務費效比高等諸多優點。2002年5月，第一架X-45A首飛。X-45A是全機翼構造、有一些不公開的設計特性和可收放的起落架。
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X-47\飛馬\是一種具有短距起飛和著陸特性的低成本無尾佈局、全自主飛行無人機驗證機。其佈局是一種具有低可探測性的後掠角很大的飛翼設計方案，外形類似B-2轟炸機，機長8.37米，機高1.83米，起飛重量2500千克，燃油重量710千克，採用單發動機，發動機進氣口位於機身上方前部。首架代號X-47A，已於2003年2月23日首飛；海軍版本代號X-47B，己於2011年1月進行首飛。
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道格拉斯飛機公司研製的X-3，是個超聲速試驗平臺，其外形就像一把短劍，是早期X系列試驗飛機中外形最流暢的。首架X-3於1952年9月11日出廠。X-3的首次超音速飛行是在以15度的角度進行俯衝時獲得的，當時的速度只有1.1馬赫。而它在隨後飛行中達到的最快速度也僅為1.208馬赫。第一架X-3完工後，在1952年9月11日被送往加利福尼亞州的愛德華空軍基地，第二架X-3的建造被中止。
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X-38是一種太空站成員返回飛行器（CRV）原型機，作為宇航員緊急逃逸裝置使用。X- 38外殼採用了大量的複合材料如玻璃纖維和碳纖維環氧樹脂等，並在受力點上使用鋼材料和鋁材料進行加固。此外外殼上還覆蓋有一層特殊的熱防護層。X-38 最初打算作為國際空間站的宇航員緊急救生船 80% 縮比大氣層試驗原型機使用，但後來美國國家航空航天局認為其功能太單一而不得不進行大的修改，以使它既能運送宇航員上空間站。
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北美X-15是一架由北美航空所承製開發的火箭動力實驗機，共計生產3架。X-15首先是掛在一架B-52機翼下被帶到空中，然後火箭發動機開始工作。它的機身很長且為圓柱形。向後的整流片使機身看起來很平，背部及腹部的楔形垂直尾翼很厚，有可收起的起落架包括機鼻起落架和兩個滑橇。
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洛克威爾XFV-12是一種美國海軍為配合制海艦開發的實驗型超音速垂直起降戰鬥機。本機的懸翔測試於1978年開始。本機使用一套翼面吹氣的方式，在垂直起降時，引擎後方的折流屏將會關閉，經由機身內的管路將噴射氣流導向開設在主翼及前翼上的百葉窗以提供升力。經過六個月的測試，確定了XFV-12在這方面的重大缺陷；尤其是垂直推力的不足。由於技術瓶頸始終無法克服及價格暴漲，海軍在1981年終止了這項計劃。
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X-37驗證機 ，無人可重複使用航天飛行器由波音公司的“鬼怪工程隊”研製完成，是第一架既能在地球軌道上飛行、又能進入大氣層的航空器，同時結束任務後還能自動返回地面，被認為是未來太空戰鬥機的雛形不僅可以進行軌道飛行，也可做再入地球軌道飛行。可由載人航天飛機帶入軌道，作為第二載荷運載體以節省飛行費用。其最高速度能達到音速的25倍以上，常規軍用雷達技術無法捕捉。它至今已發展出X-37A和X-37B。
