產生背景
在現代航空航天科學的發展中，許多新問題難以在地面用模擬試驗和理論分析去發現，飛行器採用的新技術也往往都比較複雜，特別是多項新技術的綜合效果是很難作出理論上的估計的。因此，為了減少新飛行器的研製風險，研究機成了不可缺少的研究工具。
美國在第二次世界大戰後，為了探索超音速飛行的奧秘，尋找合適的飛機外形，便開始了一系列研究機的研製和試驗工作。
代表機型
美國以X作為這類飛機的機種代號，因此把這類飛機稱為X系列飛機。其中最有代表性的有：X-1超音速研究機，於1947年在平飛中突破了音障（M數達1.015）；高速有人駕駛研究機X-15，飛行速度可達M數6.7，飛行高度最高達107.9千米，用於研究在高超音速飛行時駕駛員的生理反應、氣動力加熱和摩擦對結構的影響以及由大氣層外重返大氣層的飛行問題等。
發展歷史
但是這類專門建造的研究機結構複雜、費用昂貴。為了降低費用，後來越來越多地採用現有飛機改裝的辦法。例如，用B-66轟炸機改裝成附面層控制研究機X-21，用F-111改裝成超臨界機翼驗證機等。但是近年來，美國為了驗證先進技術，又研製了一批專門的研究機進行試驗驗證工作，如X-29前掠翼研究機、X-30高超音速空天飛機（該計畫現已取消）、X-31“增強戰鬥機機動性驗證機”（與德國聯合研製）等。
