จรวดเสริมอากาศใช้ไอเสียความเร็วเหนือเสียงของเครื่องยนต์จรวดบางชนิดเพื่ออัดอากาศที่รวบรวมได้จากปรากฏการณ์แรมเอฟเฟกต์ระหว่างการบินเพิ่มเติมเพื่อใช้เป็นมวลทำงาน เพิ่มเติม ส่งผลให้มีแรงขับที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับปริมาณเชื้อเพลิงที่กำหนดเมื่อเทียบกับจรวดหรือแรมเจ็ตเพียงอย่างเดียว^{[ 1 ]}

เครื่องยนต์ชนิดนี้เป็นเครื่องยนต์ลูกผสมระหว่างจรวดและแรมเจ็ต คล้ายกับแรมเจ็ตแต่สามารถสร้างแรงขับที่มีประโยชน์ได้ตั้งแต่ความเร็วศูนย์ และในบางกรณีสามารถทำงานได้นอกชั้นบรรยากาศ โดยมีประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงใกล้เคียงหรือดีกว่าแรมเจ็ตหรือจรวดที่เทียบเคียงได้ในทุกจุด

มีรูปแบบที่หลากหลายของแนวคิดพื้นฐาน และชื่อเรียกที่หลากหลายเช่นกัน จรวดที่เผาไหม้เชื้อเพลิงเพิ่มเติมที่ปลายทางของจรวดโดยทั่วไปเรียกว่า ramrockets, rocket-ejector, integral rocket/ramjets หรือ ejector ramjets ในขณะที่จรวดที่ไม่มีการเผาไหม้เพิ่มเติมเรียกว่า ducted rockets หรือ shrouded rockets ขึ้นอยู่กับรายละเอียดของตัวขยาย^{[ 2 ]}

ในเครื่องยนต์จรวดเคมีแบบดั้งเดิม จรวดจะบรรทุกทั้งเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ ไว้ ในลำตัวปฏิกิริยาเคมีระหว่างเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์จะสร้างผลิตภัณฑ์ที่เป็นสารตั้งต้นซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นก๊าซที่ความดันและอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ของจรวด ปฏิกิริยานี้ยังให้พลังงานสูงมาก (คายความร้อน) ปล่อยพลังงานมหาศาลในรูปของความร้อน ซึ่งจะถูกถ่ายทอดไปยังผลิตภัณฑ์ที่เป็นสารตั้งต้นในห้องเผาไหม้ ทำให้มวลนี้มีพลังงานภายในมหาศาล ซึ่งเมื่อขยายตัวผ่านหัวฉีดจะสามารถสร้างความเร็วไอเสียที่สูงมากได้ ไอเสียจะถูกส่งไปทางด้านหลังผ่านหัวฉีด ทำให้เกิดแรงขับไปข้างหน้า

ในการออกแบบแบบดั้งเดิมนี้ ส่วนผสมของเชื้อเพลิง/ตัวออกซิไดเซอร์เป็นทั้งมวลที่ใช้งานและแหล่งพลังงานที่เร่งความเร็ว สามารถพิสูจน์ได้ง่ายว่าประสิทธิภาพที่ดีที่สุดจะเกิดขึ้นหากมวลที่ใช้งานมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้^{[ 3 ]}ไฮโดรเจนเพียงอย่างเดียวถือเป็นเชื้อเพลิงจรวดที่ดีที่สุดในทางทฤษฎี การผสมไฮโดรเจนกับออกซิเจนเพื่อเผาไหม้จะลดประสิทธิภาพโดยรวมของระบบลงโดยการเพิ่มมวลของไอเสีย รวมทั้งเพิ่มมวลที่ต้องบรรทุกขึ้นไปอย่างมาก – ออกซิเจนหนักกว่าไฮโดรเจนมาก

วิธีหนึ่งที่เป็นไปได้ในการเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบคือการเก็บรวบรวมเชื้อเพลิงหรือสารออกซิไดเซอร์ระหว่างการบิน เชื้อเพลิงหาได้ยากในชั้นบรรยากาศ แต่สารออกซิไดเซอร์ในรูปของออกซิเจนก๊าซมีปริมาณมากถึง 20% ของอากาศ มีการออกแบบหลายแบบที่ใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงนี้ ระบบประเภทนี้ได้รับการศึกษาในเครื่องยนต์วงจรอากาศเหลว (LACE)

อีกแนวคิดหนึ่งคือการรวบรวมมวลใช้งาน ในจรวดเสริมอากาศนั้น เครื่องยนต์จรวดแบบธรรมดาจะถูกติดตั้งไว้ตรงกลางท่อทรงยาวที่เปิดด้านหน้า ขณะที่จรวดเคลื่อนที่ผ่านชั้นบรรยากาศ อากาศจะเข้าไปทางด้านหน้าของท่อ ซึ่งจะถูกอัดด้วยแรงดันจากแรงดันอากาศ เมื่ออากาศเคลื่อนที่ลงไปตามท่อ มันจะถูกอัดมากขึ้นและผสมกับไอเสียที่มีเชื้อเพลิงเข้มข้นจากเครื่องยนต์จรวด ซึ่งจะทำให้อากาศร้อนขึ้นคล้ายกับห้องเผาไหม้ในเครื่องยนต์แรมเจ็ตด้วยวิธีนี้ จรวดขนาดเล็กสามารถใช้เร่งมวลใช้งานที่ใหญ่กว่าปกติได้มาก ส่งผลให้มีแรงขับสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในชั้นบรรยากาศ

ประสิทธิภาพของวิธีการง่ายๆ นี้อาจน่าทึ่งมาก จรวดเชื้อเพลิงแข็งทั่วไปมีแรงขับจำเพาะประมาณ 260 วินาที (2.5 กิโลนิวตัน·วินาที/กิโลกรัม) แต่การใช้เชื้อเพลิงชนิดเดียวกันในแบบที่เสริมด้วยอากาศสามารถปรับปรุงให้สูงกว่า 500 วินาที (4.9 กิโลนิวตัน·วินาที/กิโลกรัม) ซึ่งเป็นตัวเลขที่แม้แต่เครื่องยนต์ไฮโดรลอกซ์ที่มีแรงขับจำเพาะสูงก็ยังเทียบไม่ได้ การออกแบบนี้อาจมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์แรมเจ็ต เล็กน้อย เนื่องจากไอเสียจากเครื่องยนต์จรวดช่วยอัดอากาศได้มากกว่าที่เครื่องยนต์แรมเจ็ตจะทำได้ตามปกติ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้เนื่องจากสามารถใช้หัวฉีดที่ยาวและมีประสิทธิภาพมากขึ้นได้ ข้อดีอีกประการหนึ่งคือจรวดทำงานได้แม้ในขณะที่ความเร็วไปข้างหน้าเป็นศูนย์ ในขณะที่เครื่องยนต์แรมเจ็ตต้องการการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเพื่อป้อนอากาศเข้าไปในเครื่องยนต์

อาจคาดการณ์ได้ว่าการเพิ่มประสิทธิภาพในระดับนี้จะถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวาง แต่ปัญหาต่างๆ มักเป็นอุปสรรคอยู่บ่อยครั้ง การออกแบบช่องรับอากาศของเครื่องยนต์ความเร็วสูงนั้นทำได้ยาก และต้องวางตำแหน่งบนตัวเครื่องบินอย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่เหมาะสม โดยทั่วไปแล้ว ตัวเครื่องบินทั้งหมดจะต้องถูกสร้างขึ้นโดยคำนึงถึงการออกแบบช่องรับอากาศเป็นหลัก อีกปัญหาหนึ่งคืออากาศจะเบาบางลงเมื่อจรวดไต่ระดับขึ้น ดังนั้นปริมาณแรงขับเพิ่มเติมจึงถูกจำกัดด้วยความเร็วในการไต่ระดับของจรวด สุดท้าย ท่ออากาศจะเพิ่มน้ำหนักค่อนข้างมาก ซึ่งทำให้ความเร็วของยานลดลงอย่างมากในช่วงท้ายของการเผาไหม้

ระบบเพิ่มปริมาณอากาศแบบง่ายที่สุดพบได้ในจรวดหุ้ม ซึ่งประกอบด้วยมอเตอร์จรวดหรือมอเตอร์หลายตัวที่วางอยู่ในท่อ ไอเสียของจรวดจะดึงอากาศผ่านท่อ พร้อมทั้งผสมและให้ความร้อนแก่อากาศ ทำให้ความดันเพิ่มขึ้นตามท้ายจรวด จากนั้นก๊าซร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกขยายตัวต่อไปผ่าน^หัวฉีดที่ขยายตัว [ ^{2 ]}

จรวดแบบมีท่อเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของจรวดหุ้ม โดยเพิ่มหัวฉีดแบบลู่เข้า-ลู่แยก เท่านั้น ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าการเผาไหม้จะเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำกว่าเสียง ส่งผลให้ช่วงความเร็วของยานพาหนะที่ระบบยังคงใช้งานได้ดีขึ้น^{[ 2 ]}

เครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบอีเจ็กเตอร์เป็นระบบที่ซับซ้อนกว่าและมีศักยภาพในการทำงานที่สูงกว่า เช่นเดียวกับจรวดแบบมีปลอกหุ้มและแบบมีท่อ ระบบนี้เริ่มต้นด้วยเครื่องยนต์จรวดในช่องรับอากาศ แต่แตกต่างตรงที่ไอเสียที่ผสมกันจะเข้าสู่ตัวกระจายอากาศ ทำให้ความเร็วของกระแสอากาศลดลงจนถึงความเร็วต่ำกว่าเสียง จากนั้นจึงฉีดเชื้อเพลิงเพิ่มเติมเข้าไปเผาไหม้ในส่วนที่ขยายออกนี้ ไอเสียจากการเผาไหม้นั้นจะเข้าสู่หัวฉีดแบบลู่เข้า-ลู่แยก เช่นเดียวกับเครื่องยนต์แรมเจ็ตทั่วไป หรือในกรณีของจรวดแบบมีท่อ^{[ 2 ]}

ความพยายาม ครั้งแรก^{[ 4 ]}ที่จริงจังในการสร้างจรวดเสริมอากาศเพื่อการผลิตคือ การออกแบบจรวด Gnom ของโซเวียตซึ่งดำเนินการโดยพระราชกฤษฎีกา 708-336 ของรัฐมนตรีโซเวียตเมื่อวันที่ 2 กรกฎาคม พ.ศ. 2491

เมื่อไม่นานมานี้ ประมาณปี 2002 NASAได้ตรวจสอบเทคโนโลยีที่คล้ายกันอีกครั้งสำหรับโครงการ GTXซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามในการพัฒนายานอวกาศSSTO ^{[ 5 ]}

จรวดเสริมแรงด้วยอากาศได้เข้าสู่การผลิตจำนวนมากในที่สุดในปี 2016 เมื่อขีปนาวุธอากาศสู่อากาศ Meteor ได้ถูกนำเข้าประจำการ

• ดัชนีบทความด้านการบิน
• เครื่องยนต์วัฏจักรอากาศเหลว – สะสมสารออกซิไดเซอร์แทนมวลทำงาน
• จรวดอากาศเทอร์โบ
• เซเบอร์ (เครื่องยนต์จรวด)
• รายชื่อขีปนาวุธที่ใช้เครื่องยนต์แรมเจ็ต