X-36 三视图
X-37
X-37 无人可重复使用航天飞行器由波音公司的“鬼怪工程队”研制完成，它不仅可以进行轨道飞行也可做再入地球轨道飞行。X-37 机长 8.38 米，机高 2.74 米，翼展 4.57 米，可由载人航天飞机带入轨道，作为第二载荷运载体以节省飞行费用。
X-37 机身为全复合材料，采用一台 AR2-3 火箭发动机作为动力。设计中的 X-37 能在轨道连续运行 21 天，返回地球后能在常规飞机跑道上着陆。X-37 是 X-40A 航天飞行器的尺寸放大型。
X-37 飞行想象图
X-38
X-38 是一种太空站成员返回飞行器（CRV）原型机，作为宇航员紧急逃逸装置使用。根据设计构想，CRV 将由绕轨道飞行的航天飞机从货舱中释放，然后与太空站进行对接，最后携载最多 7 名宇航员离开。CRV 上的生命维持系统最长工作时间为 7 个小时，当它进入地球大气层后到达 12,000 米高度后着陆降落伞会展开保证安全降落。
X-38 最初打算作为国际空间站（ISS）的宇航员紧急救生船 80% 缩比大气层试验原型机使用，但后来 NASA 认为其功能太单一而不得不进行大的修改，以使它既能运送宇航员上空间站，又能用于宇航员撤离空间站。
X-38
刚从 NB-52B 载机上脱离的 X-38
X-38 机长 7.31 米，机高 2.22 米，翼展 3.81 米，其外形借鉴了早期美国空军 X-24A 等升力体的设计，同样是标志性的钝头锥无主翼形体。X-38 外壳采用了大量的复合材料如玻璃纤维和碳纤维环氧树脂等，并在受力点上使用钢材料和铝材料进行加固。此外，为了抵御返回大气层时的高温，外壳上还覆盖有一层特殊的热防护层（TPS）。除了使用降落伞实施降落以外，X-38 机体底部还安装有和 X-15 类似的滑撬降落装置。X-38 使用惯性导航和 GPS 定位系统，并由自动飞行控制系统驾驶，按预先指定好的着陆路线飞行。X-38 携带有一组蓄电池为其航电、导航、飞控等系统提供必要的电力，同时它还安装有能够短时间使用的姿态调整火箭。
X-38 的大气层飞行试验先由 NASA 的 B-52 载机（它也是 X-15 项目中的载机，因而被人亲密的称作 Mother Ship）挂于翼下带入空中，并在 25,000 英尺至 45,000 英尺空域间释放，以验证其飞行控制能力以及着陆降落伞的等功能。
从左至右依次是 X-31、F-15ACTIVE、SR-71、F-106、F-16XL、X-38、无线电控制载机和 X-36
X-38 三视图
X-39
X-39至今仍然没有被公开命名，但却早已预留给美国空军研究实验室。据外界猜测，X-39 即是该实验室研制正在进行未来战斗机技术提升（FATE）项目的验证机代号。FATE 项目将会为战斗机设计带来新一轮的技术革新浪潮，它将使未来美国空军获得一种真正意义上的空天飞机。FATE 项目的关键技术包括：低可探测系统、主动空气弹性变形机翼、复合材料机体、自适应飞行控制系统等。
X-39 想象图
X-40
X-40A 是波音公司在上个世纪 90 年代中期研制一种无人航天飞行器，最早是作为美国空军航天机动飞行器（SMV）项目的 90% 缩尺比例原型机，但实际上基本是作为 X-37 的亚音速空气动力验证机来使用。X-40A 只进行过 1 次 SMV试验，而参与 X-37 项目投放的试验则有 7 次之多。
X-40A 长 6.7 米，高 2.19 米，翼展 3.50 米，重 1.13 吨，机身采用碳纤维环氧树脂和铝制造，将依靠运载火箭发射升空。因为 X-40A 体积较小，它最长可以在轨道中运行 1 年时间。X-40 的发射准备时间只要数天，而目前的太空船和不可回收火箭的发射都需要进行数周的准备。一旦进入轨道，X-40 就能马上开始工作。任务完成后，X-40 依靠全球定位系统 GPS 返回大气层，再通过自动着陆系统安全降落在地面跑道上。X-40A 是无动力的，据称另外一种具有动力的 X-40B 也在秘密研制中。
飞行试验中的 X-40A
地面测试中的 X-40A
第五部分：X-41——X-50
X-41
由于 X-40A 只能将卫星或武器带到 160.4 公里至 320.8 公里之间的近地轨道，但如果要将卫星和武器发射到更高轨道，则 X-40A 将不能被回收。于是，美国军方开始了飞得更高的 X-41 和 X-42 研制计划。
X-41 通用航空飞行器（CAV）是一种机动性再入可回收试验飞行器，可携带各种类别的太空载荷，沿亚轨道飞行，再入大气层时在大气层将所携载荷放出。作为美国军方军用空间计划（MSP）的重要一环，X-41 可由弹道导弹、飞机或航天飞机进行部署，其可能配备的武器载荷包括一枚 450 千克侵彻战斗部炸弹、4 枚小直径炸弹或 6 枚微型导弹。由于具有亚轨道飞行能力，相较于目前常规火力投放平台 X-41 具有攻击范围更广、作战费用更低等优势。
X-42
X-42 则是一种一次性液体推进火箭的试验段，可将 900～1,800 千克的载荷送入轨道。X-42 采用先进的助推技术、新型的液体燃料，将为未来军用和民用轨道载荷运送任务提供一种廉价而又高效的运载工具。由于 X-41 和 X-42 同属于美国军方高度保密项目，所以关于它们的详细情况很少。
X-43
1994 年 11 月，美国政府取消了 NASA 耗资庞大的国家空天飞机（NASP）项目，X-30 试验机也随即下马。为了顺应“更好、更快、更廉价”的航空航天战略，美国高超音速试验计划（Hyper-X）计划应运而生，其中 X-43 就是其研究核心。X-43 计划有 4 个型号即 X-43A、X-43B、X-43C 和 X-43D，其设计速度目标为马赫 7 至马赫 10。
X-43A 想象图
X-43A 从助推火箭上分离的想象图
X-43A 与 X-30 不仅在外形上十分相似，而且发动机方案也都是采用机身一体化的超音速燃烧冲压发动机（注：冲压喷气发动机目前分为亚音速、超音速、超音速燃烧（或高超音速）三类。亚音速冲压发动机以航空煤油为燃料，采用扩散形进气道和收敛形喷管，飞行时增压比不超过 1.89。速度在小于 0.5 马赫时一般无法工作。超音速冲压发动机采用超音速进气道，燃烧室入口为亚音速气流，采用收敛形或收敛扩散形喷管。用航空煤油或烃类作为燃料。推进速度为 2 至 5 马赫，可用于超音速靶机和地对空导弹。超音速燃烧（高超音速）发动机是一种使用碳氢燃料或液氢燃料新颖的发动机，空气在发动机内的流速始终保持为超音速，飞行速度高达 5 至 16 马赫。）。X-43A 的前机体设计成能产生激波的形状，以对进入超音速燃烧冲压发动机进气道（安装在机体下方）的空气进行压缩。X-43A 试验飞机拥有先进的扁平小巧的机身，机身长 3.6 米，翼展 1.5 米，重量约为 1 吨。由于 X-43A 采用的是高超音速冲压发动机，其燃料为飞机上携带的液态氢，助燃剂（氧化剂）为空气中的氧，因而需要借助 B-52 载机和助推火箭飞入空中。