概述（1901—2000年）
莱特兄弟用了比大多数先驱者少得多的时间发明成功飞机，一方面由于时机已经成熟，另一方面，也许更为重要，他们研制飞机遵循了完全科学的方法。他们有丰富的机械设计经验，动手能力很强；他们把飞机研制当作一项极为困难的任务循序渐进地进行；他们有效地运用了前人的成果并结合了自己的研究；他们把理论、设计和试验完美地结合起来。他们认为，一架飞机必须具备三要素：升举、推进和控制。对于这三个要素，在过去几乎没有一个人从整体上看待它们。通过研究，他们认为解决平衡与控制问题比制造质量轻、强度大、升力足够的机翼和轻型发动机困难得多。因此，解决稳定与操纵问题便成了首要突破口。1899年秋，他们发现利用翼尖翘曲方法可以使飞机在空中保持稳定。这一技术方法，对飞机发明至关重要。
1900年秋，莱特兄弟设计制造了第一架双翼滑翔机，初步证实翼尖翘曲平衡方法的有效性。1901年春，他们又制造了第二架滑翔机，性能仍不太满意。1901年9月至1902年8月，他们用自制风洞开展气动试验，获得了大量一手数据。1902年八九月间，莱特兄弟制造了第三号滑翔机，取得极大成功，预示着距飞机发明只有一步之遥。
以第三号滑翔机为基础，莱特兄弟设计了第一架动力飞机“飞行者一号”，发动机由公司技师查理·泰勒（Charles Edward Taylor，1868—1956）主持设计。1903年12月17日上午11时左右，奥维尔·莱特做第一次试飞，飞行时间12秒，飞行距离36.6米。这是人类历史上一项伟大的成就：它是人类第一次有动力、载人、持续、稳定、可操纵的重于空气飞行器的首次成功飞行。这次成功飞行具有伟大的历史意义，为人类征服天空揭开了新的一页。同日11时20分，威尔伯·莱特驾驶“飞行者一号”做了第二次飞行，也取得了成功，留空时间约11秒，飞行距离约60米。奥维尔·莱特做了第三次飞行，留空时间15秒，飞行距离61米。第四次也是当天最后一次飞行由威尔伯·莱特驾驶，取得了成功并取得当天最好成绩：留空时间59秒，飞行距离260米。
1904年1～5月，莱特兄弟制造了第二架飞机——飞行者二号。它的尺寸同一号相似，机翼做了修改，发动机也是新制造的。从当年5月23日到12月9日，飞行者二号总共飞行了105次。飞行者三号于1905年6月制造完毕。它的性能远远超过了前两架。它的最好成绩是：飞行时间38分，飞行距离38.6千米。飞行者三号共飞行了50次，全面考察了重复起降能力、倾斜飞行能力、转弯和圆周飞行能力、8字飞行能力。飞行者三号被看作是历史上第一架实用动力飞机。
1908年8月8日，威尔伯·莱特驾驶自己的飞机在法国进行首次飞行表演，使法国乃至欧洲大为震惊。同时，奥维尔·莱特驾机在美国做公开表演，震动了全美。在莱特兄弟成功表演飞机的激励下，欧美出现了空前的航空热潮。
20世纪初，欧洲的先驱者从仿制莱特兄弟滑翔机起步，逐步形成了自己的特色。在这中间，活跃着一大批先驱者：费尔伯（Ferdinand Ferber，1862—1909）、阿克迪康（Ernest Archdeacon，1863—1950）、爱斯诺-贝尔特利（Robert Esnault-Pelterie，1881—1957）、伏瓦辛（Gabriel Voisin，1880—1973）、拉瓦瓦索欧（Léon Levavasseur，1863—1922）、布莱里奥（Louis Charles-Joseph Blériot，1872—1936）、法尔芒（Henry Farman，1874—1958）、卡迪（Samuel Franklin Cody，1867—1913）、罗伊（Edwin Alliot Verdon Roe，1877—1958）等。旅居法国的巴西人桑托斯-杜蒙在众多竞争者中脱颖而出，于1906年10月23日研制试飞成功欧洲第一架飞机“捕猎鸟”。自此，欧洲航空也走上了快速发展的道路。
1907—1909年间，飞机的发展极为迅速。新的技术不断得到采用，飞机的性能越来越高。在这种形势下，新的研究和试验者纷纷加入这个充满生机的领域。于是，在1907年到1909年间，欧洲和世界航空发展进入了一个前所未有的新阶段。1909年7月25日，布莱里奥驾机首次飞越英吉利海峡。此后，各种竞赛和展览活动纷纷开台，既考验了飞机的性能，同时又涌现出更多的航空设计家和飞行家，航空发展进入了一个初步在体育和娱乐中应用的阶段。
1909年8月22日，由航空设计家们发起，在法国的兰斯举行了第一次大型航空博览会，吸引了50万人前来参观，取得极大成功。1910年，法国的法布尔（Henri Fabre，1882—1984）设计试飞成功第一架水上飞机，使飞机的应用范围扩大。在各国飞机设计师、制造商、飞行家研制飞机并进行飞行竞赛、空中表演、收费空中游览、各种飞行试验的同时，飞机技术一直在不断向前发展。
飞机在投入战争前，欧美已经开始了航空军事理论研究，并开展了大量飞机作战试验。1911年爆发的土耳其-意大利战争和1913年的巴尔干战争都使用了飞机，其用途包括侦察、轰炸、投撒传单等。第一次世界大战开始不久，飞机就逐渐根据使用方式的不同分化出侦察机、战斗机、轰炸机等机种。战争的深化对飞机性能不断提出新的要求，航空新理论、新技术用于飞机设计，使飞机性能大幅度提升。机翼升力理论、结构设计技术、航空武器技术、螺旋桨设计技术、发动机改进、增升与减阻技术的应用，使飞机速度、升限、航程和作战能力都有长足进步。第一次世界大战不但确立了飞机作为武器的历史地位，也使航空科研、设计、制造、使用体系更加完善。
第一次世界大战，尚处在幼年的飞机迅速成长起来，主要反映在四个方面：（1）飞机按作战方式的不同形成了不同的军用机种，并按各自的要求得到发展；（2）飞机和发动机生产厂迅速发展壮大，并朝专业化方向发展；（3）飞机生产和装备的数量剧增；（4）飞机的性能迅速提高。到1918年，全球共有2 000多个飞机制造公司和80多个发动机公司，5年间各国共生产飞机183 877架，发动机235 000台，其中，法国生产了67 982架，英国生产了47 800架，德国生产了47 637架，意大利生产了20 000架，美国生产了15 000架。
两次世界大战间的20年，飞机在民用领域的应用步伐加快。德国、法国、英国等在一战结束后短短的几年内就已经建立了国内航线网，并开始将航空运输扩展到非洲、亚洲。美国从航空邮政运输起步，很快建立了遍布全美的、设施齐全的机场网络，为航空客运发展奠定了基础。支持民航发展具有极大的战略意义，不仅可以促进航空技术的持续发展，还能为军事航空的发展提供技术和人力储备。早期民航运输主要使用第一次世界大战时的军用飞机改装的运输机。20世纪20年代到30年代，欧洲和美国都在研制载重量更大、飞行速度更快、飞行距离更远、使用效率更好的专用运输机。英国德·哈维兰公司的DH.66、汉德莱·佩季公司的HP.42，德国福克公司的F-7，美国福特公司的“三发动机”飞机就是其中的代表。1933年美国波音公司试飞的波音247是第一种现代意义上的民用客机，不久道格拉斯公司研制出DC-1、DC-2、DC-3系列客机，使民航运输发生了深刻变革。
航空竞赛与探险飞行在两次世界大战间非常兴旺。飞行天然具有极大的刺激力和感召力，对于广大公众具有极强的吸引力。飞机诞生之初，各类飞行表演也在欧美广泛展开。飞行表演不仅能够给观众带来极大的满足感，同时由于飞行表演难度大，对飞行技术与飞机性能也是极大的考验。因此，飞行表演也进一步激发航空设计师努力运用新的技术、寻求新的突破，从而促进了航空技术的发展。在航空发展的过程中，航空竞赛是重要的促进因素。更快、更高、更远是飞机设计师追求的目标，航空竞争与创纪录飞行的要求，使这些目标不断提高，从而也就促进了飞机的发展和航空技术水平的提高。探险飞行是早期航空发展的重要事件，飞越北极、飞越南极、飞越珠穆朗玛峰、飞越大西洋甚至环球飞行，都是航空探险的重要内容。这些艰苦的探险飞行，不仅考虑飞行员的驾驶技术，更对飞机本身带来了严峻的考验。20世纪二三十年代发生的各类飞行表演、航空展览、航空竞赛以及探险飞行事件，对航空技术进步起到了十分重要的作用。
使用的要求和技术的进步使飞机性能日新月异。这期间，航空技术有几项重大突破，包括全金属结构布局、应力蒙皮技术、可收放起落架技术、变矩螺旋桨技术、发动机涡轮增压技术、下单翼结构技术等。全金属结构使飞机的承载能力更强，有利于单翼机布局，对降低飞行阻力、提高飞行速度、增大飞机尺寸和提高载重十分有利。发动机涡轮增压技术能够提高发动机的进气量，从而提高发动机功率并改善发动机的适应性。这些技术连同空气动力学上的增升装置、新型翼型以及减阻技术等，使飞机的各方面性能都有了大幅度提升和改善。
两次世界大战间的20年，许多航空相关技术也得到很大发展和广泛应用，包括航空无线电技术、航空雷达技术、飞机自动控制技术、航空材料技术、风洞试验技术、封闭座舱技术、气动设计技术、航空武器技术等。
在新技术使用方面，德国和英国走在世界前列。德国飞行设计师敢于大胆使用新技术，因此，德国作战飞机的技术水平和性能在20世纪30年代处于世界领先水平。英国虽比德国略差，但由于一批杰出的设计师的努力，英国作战飞机的性能仅次于德国，比苏联和美国都高。早期苏联航空技术水平较低，重视程度也不够。美国也有类似的情况。但这两个国家从20世纪30年代后期开始，花了很大力量研制新型飞机，取得明显成效。二战开始时美苏作战飞机已接近德国和英国的水平。二战期间，两国飞机的性能迅速提高，很快超过了欧洲。日本航空在二战时的迅速崛起十分引人注目，研制的“零”式飞机具有世界水平。在第一次世界大战中领先的法国，由于军事思想保守，国家政策失误，航空工业长期停滞不前，最后被其他国家远远抛在了后面。
直升机是飞行器的一个分支，在许多方面与固定翼的飞机互为补充。作为一个航空多面手，它独特的性能引起了许多航空先驱者的关注，19世纪就进行了大量的探索。20世纪初在飞机诞生后不久，法国的布雷盖（Louis Charles Breguet，1880—1955）、科尔尼（Paul Cornu，1881—1944）等就试飞了直升机装置。此后，又有许多先驱者致力于直升机及其相关技术的探索，包括克罗克（Gaetano Arturo Crocco，1877—1968）、贝林纳（Emil Berliner，1851—1929）、冯·卡门（Theodore von Kármán，1881—1963）、尤里耶夫（Борис Николаевич Юрьев，1889—1957）、埃列哈默（Jacob Christian Hansen Ellehammer，1871—1946）、西科尔斯基（Igor Ivanovich Sikorsky，1889—1972）、谢尔瓦（Juan de la Cierva，1895—1936）、佩斯科拉（Raúl Pateras Pescara，1890—1966）、福克（Henrich Focke，1890—1979）、弗莱特纳（Anton Flettner，1885—1961）等。1939年，美籍苏联专家西科尔斯基终于发明成功实用直升机。二战期间，德国直升机还投入了战场。二战结束后，直升机研制步伐加快。此后，直升机在欧美得到迅速发展和应用，成为航空器的一个庞大的家族。
飞机的最大优势是高速度，而对速度的追求是无止境的。20世纪20年代初，飞机的最大速度已达到每小时400千米以上，远远超过了火车和汽车。20世纪30年代中期，飞机飞行的最大速度超过了500千米，20世纪30年代后期则先后突破了600和700千米。然而，进一步提高飞行速度便遇到了重重困难。一方面，活塞式发动机的功率和功率质量比难以大幅度提高。另一方面，当飞行速度逐步提高时，螺旋桨线速度将首先接近音速。这时，新的空气动力现象出现了：螺旋桨效率下降，螺旋桨振动加剧，飞机操纵性恶化，甚至发生机毁人亡的惨重事故。
鉴于上述情况，航空设计师和科学家开始从两方面解决问题，一是探索全新的动力装置，二是研究高速空气动力特性。动力方面的不断努力导致全新的涡轮喷气发动机诞生。喷气技术是航空技术的一场革命，喷气发动机后来成为超音速飞行时代的动力基础。
喷气发动机的探索也经历了很长时间。早在1910年，罗马尼亚工程师科安达（Henri Marie Coandǎ，1886—1972）就用一台50马力活塞式发动机带动管道内的风扇转动，驱动空气向后喷出产生了反作用推力，并把它安装在飞机上进行了短暂的飞行。此后20多年，尽管有不少人在努力探索，但由于研究路径存在偏差，喷气发动机在原理上一直没有获得突破。20世纪30年代中期，英国人惠特尔（Frank Whittle，1907—1996）和德国人欧海因（Hans von Ohain，1911—1998）分别独立完成了喷气发动机的发明，他们将燃气涡轮技术和涡轮压气技术结合起来，促使了涡轮喷气发动机的问世。航空喷气时代在二战前悄悄来临了。
在第二次世界大战即将爆发之际，德国于1939年8月27日试飞了世界上第一架喷气式飞机。英国也在1941年试飞了该国第一架喷气飞机。在战争年代，英国、德国和美国都投入一定精力研究、改进喷气发动机。德国研制的第一种喷气式战斗机Me262还在战争后期投入了战场，显示了喷气飞机的速度优势，它的最大速度可达900千米/时。战后，利用英国和德国的技术，美国和苏联的喷气发动机研制迅速赶了上来。战后第一代有影响的喷气发动机有英国罗·罗公司的“尼恩”、德·哈维兰公司的“古斯特”、美国通用电器公司的J47、法国的“阿塔”发动机。它们的推力都在22.5千牛左右，推重比2～3。20世纪50年代，出现了推力达44千牛的双转子涡轮喷气式发动机，后又推出推力达49～98千牛的发动机。大推力涡轮喷气发动机的出现使飞机的速度突破了音障，战斗机的速度很快达到了二倍音速。
喷气发动机自身在不断发展的同时，还出现了几种派生型发动机，包括加力喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机等。加力发动机可大大提高推力，因而广泛用于战斗机上；涡轮风扇发动机通过引入风扇气流，降低了能量损失，提高了经济性，广泛用于大型飞机上；涡轮桨式发动机结合了喷气发动机质量轻、功率大，以及螺旋桨飞机能耗低的优点，广泛用于小型飞机上；涡轮轴发动机将燃气能量转化成轴功率，具有质量轻、运行平稳、可靠性高、轴功率大等特点，广泛用于现代直升机上。由于气体动力学、耐高温合金、气冷和液冷及相应的加工技术的发展，大型涡轮风扇发动机普遍实现了所谓“三高”，即高涵道比、高压缩比和高涡轮前温度。“三高”的实现不仅使发动机的推力和推重比大大提高，而且使经济性进一步改善。20世纪60年代出现的涡轮风扇发动机耗油率比50年代下降了一半多。
喷气发动机为航空大发展提供了新型动力上的保证。与此同时，相关技术也得到迅速发展。后掠翼、层流翼型和减阻技术、面积率理论、新型材料和结构技术的运用，使飞机很快就突破了音障。1947年10月14日，美国试飞员耶格尔（Charles Elwood Yeager，1923—）驾驶X-1火箭试验机首次超过了音速。20世纪50年代初，采用涡轮喷气发动机的超音速战斗机问世。
喷气时代以来，航空技术获得了许多重大突破。在气动上，出现了三角翼、变后掠翼、层流控制、涡升力技术、鸭式机翼、超临界机翼等；在发动机上，喷气发动机继续改进，使推力进一步提高，可靠性、经济性得到改善；在控制上，出现主动控制技术和各种先进的导航与仪表技术；在机载武器上，出现了空对空导弹、空对地导弹、先进航空炸弹和精确制导武器；在军用技术上，出现了电子战技术、隐身技术、先进火控技术；在材料上，出现了复合材料技术；在设计上，出现了气动—推进一体化、气动—控制一体化、气动—隐身一体化设计概念。这些技术的普遍采用，使飞机的各种性能迅速提高。为提高飞机使用的灵活性和适应性，垂直和短距起落飞机经过长期探索也达到了实用化。
喷气式战斗机在20世纪50年代实现了超音速化，到21世纪初，超音速战斗机共发展了四代。划代标准包括飞行性能、机动性能、气动布局、多用途性、适应性等。
第一代战斗机出现于20世纪50年代初，代表机型包括美国的F-100、F-102，英国的“猎人”式，法国的“超神秘”，瑞典的“萨伯”35，苏联的米格-19等。第一代战斗机的特点是低超音速，最大平飞速度为M1.3～M1.5。采用单台大推力喷气发动机或两台发动机。设计上采取的措施是后掠翼布局和三角翼，并已开始采用面积率。由于飞行速度快，有些飞机为增加配平系数而采用全动式平尾。
第二代超音速战斗机出现于20世纪50年代末和60年代初。代表机型包括美国的F-104战星、F-4鬼怪Ⅱ、F-5自由战士，英国的闪电，法国的幻影Ⅲ和幻影F-1，瑞典的萨伯-37，苏联的米格-21、米格-23、米格-25和苏-17，中国的歼-7和歼-8等。这一代战斗机强调所谓“高空高速”，最大速度可达M2～M2.5，升限可达20千米。个别高空截击机的速度可达M3，升限高达30千米。作战上强调全天候和中距离拦截。气动设计上主要采用尖锐头部、两侧进气道。为改善低速性能有的采用了可变后掠翼。为了兼顾高、低速性能，许多战斗机仍采用小钝头的亚音速翼型。
第三代超音速战斗机出现于20世纪70年代中期。代表机种有美国的F-14雄猫、F-15鹰、F-16战隼和F-18大黄蜂，苏联的米格-29、苏-27和米格-31，法国的幻影2000，欧洲合作研制的狂风，中国的歼-10、歼-11等。装备了推重比达7～8的发动机，电子及控制系统有很大改观，包括广泛采用电传操纵系统。第三代战斗机更加强调多用途、高机动性。气动设计上的主要措施是翼身融合体、鸭式机翼、边条翼、前缘襟翼等，并大量应用主动控制技术。
第四代战斗机出现于20世纪90年代。典型型号有美国的F-22、F-35，法国的阵风，欧洲合作研制的欧洲战斗机和瑞典的JAS.39等。典型性能指标包括隐身或部分隐身能力、超音速巡航和机动能力、高机动性和敏捷性、短距离起降能力、更大的作战半径等。使用推重比达10一级的发动机，还广泛采用电传操纵系统和主动控制技术。气动设计上，采用近耦合鸭翼、翼身融合体布局。除飞行性能和作战能力外，还十分强调作战适用性，包括可用性、兼用性、运输性、互用性、可靠性、出勤率、维修性、保障性、安全性、测试性、环境适应性等。
其他军用飞机也得到了相应发展，包括轰炸机、攻击机、侦察机、预警机、巡逻机、反潜机、运输机等也都在不断更新换代之中。
第二次世界大战后期，面对美国在民用飞机领域的霸主地位，英国计划采用新技术研制新型民航机，打破美国的垄断。英国的行动直接导致世界第一架涡轮螺旋桨客机“子爵”号和第一架涡轮喷气式客机“彗星”号的诞生。喷气客机以其速度快、乘坐舒适等优势逐渐得到人们的青睐。此后，美国、苏联、法国等国都投入大量精力研制喷气客机，使民航运输也发生了革命。在20世纪，喷气客机经过了五代的发展。与战斗机的划代标准不同，喷气客机各代的飞行速度都保持在亚音速或高亚音速，为每小时820千米～1 050千米，相当于M0.7～M0.9，最大飞行高度一般在10～12千米。分代与发动机性能、载重与航程、经济性以及年代有关。粗略地说，大约每10年出现新的一代。
第一代喷气客机于20世纪50年代投入使用，代表机型有英国的彗星式，法国的快帆，美国的波音707、道格拉斯DC-8以及苏联的图-104等。主要特征是采用涡轮喷气发动机、后掠翼、层流平顶翼型。采用大面积襟翼，基本形成了带双缝或三缝的后缘襟翼和富勒襟翼、前缘缝翼和克鲁格襟翼等组合式增升装置。
第二代喷气客机于20世纪60年代投入使用，代表机型有美国的波音727、波音737和道格拉斯DC-9，英国的三叉戟、VC-10，苏联的图-154、伊尔-62等。主要技术特点是采用低涵道比涡轮风扇发动机，降低了耗油率，提高了经济性。第二代系列化改进发展的特点明显，改进的措施有加长或缩短机身、采用新型机翼和增升装置、更新内设和电子系统、采用新型发动机等。气动设计上注重低阻力亚音速翼型的研究和使用，主要采用尖峰翼型；注重各部件气动干扰，襟翼等增升装置多采用多段式克鲁格襟翼和富勒襟翼等开缝翼。
第三代喷气客机于20世纪70年代投入使用，代表机型有美国的波音747、道格拉斯DC-10、洛克希德L-1011，欧洲空中客车的A300和苏联的伊尔386等。它们的基本技术特征是采用宽机身和高涵道比涡轮风扇发动机，载客量和航程都有较大提高，座位数300～500个，航程远，解决了跨太平洋运输问题。发动机的低耗油和气动设计上提高展弦比（7～8）及气动效率等措施使经济性进一步改善，并解决了远程客货运输问题。到20世纪末，波音747一直是世界上载客量最大、航程最远的干线客机。波音747-400的远程最大载客量可达592人，近程最大载客量可达714人。
第四代喷气客机于20世纪80年代投入使用。当时国际上出现了石油危机，因而这一代飞机特别强调降低运营成本，提高经济性。主要机型有波音757、波音767、欧洲的A310、A320和苏联的伊尔-96、图-204等。第四代喷气客机具有中等载客量和中近航程。采用先进的高涵道比涡轮风扇发动机，并在气动设计上大做文章，开始采用超临界机翼和翼梢小翼。其他设计特点有：减小机翼后掠角、增大机翼相对厚度、改善部件干扰流场、提高机翼展弦比，气动效率有较大提高。取得的效益是中近程座耗油率比第一代降低了64%。
第五代喷气客机于20世纪90年代投入使用，主要型号有美国波音777、麦道MD-11、欧洲A330/A340等。设计上除增加载客量、提高适应性外，继续探索降低油耗，提高经济性。采用的技术措施有：安装涵道比更高、推力更大、耗油率更低、排污更小、噪声更低、维护性更好的涡轮风扇发动机；加大复合材料用量；进一步提高展弦比或加装翼梢小翼提高气动效率，采用超临界翼型或高效亚音速翼型。第五代的载客量比第三代低，但航程已不相上下。
20世纪是航空的世纪。喷气时代以来，飞行器发展呈现出百花齐放的局面。除了军用飞机、直升机、大型客机以外，其他各类飞行器也得到了蓬勃发展。支线飞机、农业飞机、工业飞机、体育飞机、科研飞机等通用飞机不仅得到了极大发展，而且在国民经济各领域发挥了举足轻重的作用。到20世纪末，全世界通用飞机的总数量高达20余万架，远远超过各类军用飞机和民航干线飞机数量的总和。虽然进入了喷气时代，但大量轻小型飞机仍然采用活塞发动机，其数量也远远超过采用喷气发动机的飞机数量。各类军民用直升机受到各国广泛重视，到20世纪末世界各国装备的直升机总数量达50 000架，其中军民用各占一半左右，在军民用领域发挥不可替代的作用。此外，人类还在不断探索新型飞行器，无人机、电动飞机、人力飞机、太阳能飞机都是在20世纪发明成功并逐步得到发展的。这些飞机为飞行器大家族增添了新的成员。