จรวด Bell X-1ประสบความสำเร็จในการบินด้วยความเร็วเหนือเสียงในปี 1947 และในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในการพัฒนาเครื่องบินที่เร็วขึ้นบ่งชี้ว่าเครื่องบินที่ใช้งานได้จริงจะบินด้วยความเร็ว "เหนือเสียง" ภายในไม่กี่ปี ยกเว้นยานวิจัยจรวดเฉพาะทาง เช่นNorth American X-15 และ ยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยจรวดอื่นๆความเร็วสูงสุดของเครื่องบินโดยทั่วไปยังคงอยู่ในระดับคงที่ อยู่ในช่วง Mach  1 ถึง Mach  3

ในระหว่างโครงการเครื่องบินอวกาศของสหรัฐฯ ระหว่างทศวรรษ 1950 ถึงกลางทศวรรษ 1960 อเล็กซานเดอร์ คาร์ทเวลีและอันโตนิโอ เฟอร์รีเป็นผู้สนับสนุนแนวทางเครื่องยนต์สแครมเจ็ต

ในช่วงทศวรรษ 1950 และ 1960 มีการสร้างและทดสอบเครื่องยนต์สแครมเจ็ทแบบทดลองหลากหลายชนิดในสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักร ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2507 อันโตนิโอ เฟอร์รี ได้สาธิตเครื่องยนต์สแครมเจ็ทที่สร้างแรงขับสุทธิได้ 517 ปอนด์-แรง (2.30  กิโลนิวตัน) ซึ่งคิดเป็นประมาณ 80% ของเป้าหมายของเขา ในปี พ.ศ. 2491 มีบทความวิเคราะห์ที่กล่าวถึงข้อดีและข้อเสียของเครื่องยนต์แรมเจ็ทแบบเผาไหม้ความเร็วเหนือเสียง^{[ 4 ]}ในปี พ.ศ. 2507 เฟรเดอริค เอส. บิลลิกและกอร์ดอน แอล. ดักเกอร์ ได้ยื่นคำขอจดสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์แรมเจ็ทแบบเผาไหม้ความเร็วเหนือเสียงโดยอิงจากวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของบิลลิก สิทธิบัตรนี้ได้รับการออกในปี พ.ศ. 2524 หลังจากการยกเลิกคำสั่งรักษาความลับ^{[ 5 ]}

ในปี พ.ศ. 2524 ได้มีการทดสอบในออสเตรเลียภายใต้การกำกับดูแลของศาสตราจารย์ Ray Stalker ที่ศูนย์ทดสอบภาคพื้นดิน T3 ของ ANU ^{[ 6 ]}

การทดสอบการบินครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตดำเนินการโดยความร่วมมือกับNASAเหนือสหภาพโซเวียตในปี 1991 เป็นเครื่องยนต์สแครมเจ็ตแบบสมมาตรแกนสองโหมดที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนซึ่งพัฒนาโดยสถาบันกลางด้านเครื่องยนต์การบิน (CIAM) มอสโก ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 แต่ได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัยด้วยโลหะผสม FeCrAl บนขีปนาวุธ SM-6 ที่ดัดแปลงเพื่อให้ได้พารามิเตอร์การบินเริ่มต้นที่ Mach 6.8 ก่อนที่เครื่องยนต์สแครมเจ็ตจะบินที่ Mach 5.5 การบินของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตนั้นดำเนินการโดยบรรทุกไว้บนขีปนาวุธพื้นสู่อากาศSA-5 ซึ่งรวมถึงหน่วยสนับสนุนการบินทดลองที่รู้จักกันในชื่อ "ห้องปฏิบัติการบินความเร็วเหนือเสียง" (HFL) "Kholod" ^{[ 7 ]}

จากนั้น ตั้งแต่ปี 1992 ถึง 1998 CIAM ได้ทำการทดสอบการบินเพิ่มเติมอีก 6 ครั้งของเครื่องสาธิตเครื่องยนต์สแครมเจ็ทความเร็วสูงแบบสมมาตรแกนร่วมกับฝรั่งเศสและNASA ^{[ 8 ] [ 9 ]} สามารถทำ ความเร็วบินสูงสุดได้มากกว่า Mach  6.4 และสาธิตการทำงานของเครื่องยนต์สแครมเจ็ทได้นาน 77 วินาที ชุดการทดสอบการบินเหล่านี้ยังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการควบคุมการบินความเร็วเหนือเสียงแบบอัตโนมัติอีกด้วย

ในช่วงทศวรรษ 2000 มีความก้าวหน้าอย่างมากในการพัฒนาเทคโนโลยีความเร็วเหนือเสียง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านเครื่องยนต์สแครมเจ็ต

โครงการHyShotได้สาธิตการเผาไหม้แบบสแครมเจ็ตเมื่อวันที่ 30 กรกฎาคม พ.ศ. 2545 เครื่องยนต์สแครมเจ็ตทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและสาธิตการเผาไหม้เหนือเสียงได้จริง อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์นี้ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อสร้างแรงขับเพื่อขับเคลื่อนยานอวกาศ แต่ถูกออกแบบมาเพื่อเป็นเครื่องสาธิตเทคโนโลยีมากกว่า^{[ 10 ]}

ทีมร่วมระหว่างอังกฤษและออสเตรเลียจากบริษัทป้องกันประเทศของสหราชอาณาจักรQinetiqและมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์เป็นกลุ่มแรกที่สาธิตการทำงานของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตในการทดสอบในชั้นบรรยากาศ^{[ 11 ]}

Hyper-Xอ้างว่าได้ทำการบินครั้งแรกของยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สแครมเจ็ตที่สร้างแรงขับพร้อมพื้นผิวควบคุมตามหลักอากาศพลศาสตร์อย่างสมบูรณ์ในปี 2547 ด้วยX-43A [ ^{12 ] [ 13 ] การ}ทดสอบสแครมเจ็ต X-43A ครั้งสุดท้ายจากทั้งหมดสามครั้งทำความเร็วได้ถึง Mach  9.6 ในช่วงเวลาสั้นๆ^{[ 14 ]}

เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน พ.ศ. 2550 หน่วยงานวิจัยโครงการขั้นสูงด้านการป้องกันประเทศของสหรัฐอเมริกา ( DARPA ) ร่วมกับองค์การวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการป้องกันประเทศของออสเตรเลีย (DSTO) ประกาศความสำเร็จในการบินด้วยเครื่องยนต์สแครมเจ็ตที่ความเร็ว Mach  10 โดยใช้เครื่องยนต์จรวดเพื่อเร่งความเร็วยานทดสอบให้ถึงความเร็วเหนือเสียง^{[ 15 ] [ 16 ]}

การทดสอบภาคพื้นดินของเครื่องยนต์สแครมเจ็ทหลายชุดเสร็จสมบูรณ์ที่ศูนย์ทดสอบสแครมเจ็ทแบบอาร์คฮีทติ้งของ NASA Langley (AHSTF) ภายใต้สภาวะการบินจำลองที่ความเร็ว Mach  8 การทดลองเหล่านี้ใช้เพื่อสนับสนุนเที่ยวบิน HIFiRE 2 ^{[ 17 ]}

เมื่อวันที่ 22 พฤษภาคม 2552 วูเมอราเป็นเจ้าภาพจัดการบินทดสอบที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงในโครงการ HIFiRE (Hypersonic International Flight Research Experimentation) การปล่อยเครื่องบินครั้งนี้เป็นหนึ่งในสิบเที่ยวบินทดสอบที่วางแผนไว้ ชุดเที่ยวบินนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยร่วมระหว่างองค์การวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการป้องกันประเทศและกองทัพอากาศสหรัฐฯ ซึ่งกำหนดชื่อว่า HIFiRE ^{[ 18 ]} HIFiRE กำลังตรวจสอบเทคโนโลยีความเร็วเหนือเสียงและการประยุกต์ใช้กับยานปล่อยจรวดอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สแครมเจ็ตขั้นสูง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสนับสนุน เครื่องสาธิตสแครมเจ็ต Boeing X-51 รุ่นใหม่ ในขณะเดียวกันก็สร้างฐานข้อมูลการทดสอบการบินที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาการปล่อยจรวดอวกาศแบบตอบสนองเร็วและอาวุธ "โจมตีเร็ว" ความเร็วเหนือเสียง^{[ 18 ]}

เมื่อวันที่ 22 และ 23 มีนาคม พ.ศ. 2553 นักวิทยาศาสตร์ด้านการป้องกันประเทศของออสเตรเลียและสหรัฐอเมริกาได้ทดสอบจรวดไฮเปอร์โซนิก (HIFiRE) สำเร็จ โดยจรวดดังกล่าวสามารถทำความเร็วในชั้นบรรยากาศได้ "มากกว่า 5,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง" (Mach  4) หลังจากขึ้นบินจากสนามทดสอบวูเมอราในพื้นที่ห่างไกลทางตอนใต้ของออสเตรเลีย^{[ 19 ] [ 20 ]}

เมื่อวันที่ 27 พฤษภาคม 2010 NASAและกองทัพอากาศสหรัฐฯประสบความสำเร็จในการบินX-51A Waveriderเป็นเวลาประมาณ 200 วินาทีที่ความเร็ว Mach  5 ซึ่งเป็นการสร้างสถิติโลกใหม่สำหรับระยะเวลาการบินที่ความเร็วเหนือเสียง^{[ 21 ]} Waverider บินโดยอัตโนมัติก่อนที่จะสูญเสียการเร่งความเร็วด้วยเหตุผลที่ไม่ทราบสาเหตุและทำลายตัวเองตามแผน การทดสอบถูกประกาศว่าประสบความสำเร็จ X-51A ถูกบรรทุกบนเครื่องบินB-52เร่งความเร็วไปที่ Mach  4.5 โดยใช้จรวดขับดันแบบแข็ง จากนั้นจึงจุด เครื่องยนต์ scramjet ของ Pratt & Whitney Rocketdyne เพื่อให้ถึง Mach  5 ที่ระดับความสูง 70,000 ฟุต (21,000เมตร) ^{[ 22 ]}อย่างไรก็ตาม การบินครั้งที่สองในวันที่ 13 มิถุนายน 2011 สิ้นสุดลงก่อนกำหนดเมื่อเครื่องยนต์ติดไฟได้ชั่วครู่ด้วยเอทิลีน แต่ไม่สามารถเปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงหลักJP-7ได้ ทำให้ไม่สามารถถึงกำลังสูงสุดได้^{[ 23 ]} 

เมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน 2010 นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรเลียจากมหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์ที่สถาบันการป้องกันประเทศออสเตรเลียได้สาธิตให้เห็นสำเร็จว่าการไหลความเร็วสูงในเครื่องยนต์สแครมเจ็ทที่ไม่เผาไหม้ตามธรรมชาติสามารถจุดติดได้โดยใช้แหล่งกำเนิดเลเซอร์แบบพัลส์^{[ 24 ]}

การทดสอบ X-51A Waveriderอีกครั้งหนึ่งล้มเหลวในวันที่ 15 สิงหาคม 2555 ความพยายามที่จะบินเครื่องยนต์สแครมเจ็ตเป็นเวลานานที่ความเร็ว Mach  6 ถูกยุติลงอย่างกระทันหัน เมื่อหลังจากบินไปได้เพียง 15 วินาที ยาน X-51A ก็สูญเสียการควบคุมและแตกออกเป็นชิ้นๆ ตกลงสู่มหาสมุทรแปซิฟิกทางตะวันตกเฉียงเหนือของลอสแอนเจลิส สาเหตุของความล้มเหลวถูกตำหนิว่าเป็นเพราะครีบควบคุมที่ชำรุด^{[ 25 ]}

ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2556 เครื่องบิน X-51A Waverider ทำความเร็วได้ถึง 4828  กม./ชม. (Mach  5.1) ระหว่างการบิน 6 นาทีด้วยพลังงาน scramjet เครื่องบิน WaveRider ถูกปล่อยจากเครื่องบินทิ้งระเบิด B-52 ที่ระดับความสูง 50,000 ฟุต (15,000 เมตร)จากนั้นเร่งความเร็วไปถึง Mach 4.8 ด้วยจรวดขับดันแข็งซึ่งแยกตัวออกก่อนที่เครื่องยนต์ scramjet ของ WaveRider จะเริ่มทำงาน^{[ 26 ]}  

เมื่อวันที่ 28 สิงหาคม พ.ศ. 2559 องค์การอวกาศอินเดีย(ISRO)ได้ทำการทดสอบเครื่องยนต์สแครมเจ็ทบนจรวดเชื้อเพลิงแข็งสองขั้นตอนสำเร็จ เครื่องยนต์สแครมเจ็ทคู่ถูกติดตั้งไว้ที่ด้านหลังของขั้นตอนที่สองของจรวดสำรวจ เชื้อเพลิงแข็งสองขั้นตอน ที่เรียกว่าAdvanced Technology Vehicle (ATV) ซึ่งเป็นจรวดสำรวจขั้นสูงของ ISRO เครื่องยนต์สแครมเจ็ทคู่ถูกจุดติดในระหว่างขั้นตอนที่สองของจรวดเมื่อ ATV มีความเร็ว 7350  กม./ชม. (มัค 6) ที่ระดับความสูง 20  กม. เครื่องยนต์สแครมเจ็ทถูกจุดติดเป็นเวลาประมาณ 5 วินาที^{[ 27 ] [ 28 ]}

เมื่อวันที่ 12 มิถุนายน 2562 อินเดียได้ทำการทดสอบการบินครั้งแรกของเครื่องบินสาธิตสแครมเจ็ทไร้คนขับที่พัฒนาขึ้นเองภายในประเทศเพื่อการบินด้วยความเร็วเหนือเสียงจากฐานทัพบนเกาะอับดุล กาลามในอ่าวเบงกอลเมื่อเวลาประมาณ 11:25  น. เครื่องบินลำนี้เรียกว่ายานสาธิตเทคโนโลยีความเร็วเหนือเสียง (Hypersonic Technology Demonstrator Vehicle ) การทดสอบนี้ดำเนินการโดยองค์การวิจัยและพัฒนาด้านการป้องกัน ประเทศ เครื่องบินลำนี้เป็นส่วนประกอบสำคัญของโครงการพัฒนา ขีปนาวุธร่อนความเร็วเหนือเสียงของประเทศ^{[ 29 ] [ 30 ]}

เมื่อวันที่ 27 กันยายน 2021 DARPA ประกาศความสำเร็จในการบินทดสอบ ขีปนาวุธร่อนแบบส แครม เจ็ ทความเร็วสูงพิเศษที่ใช้เครื่องยนต์ไอพ่น^{[ 31 ]}การทดสอบที่ประสบความสำเร็จอีกครั้งหนึ่งได้ดำเนินการในช่วงกลางเดือนมีนาคม 2022 ท่ามกลางการรุกรานยูเครนของรัสเซียรายละเอียดถูกเก็บเป็นความลับเพื่อหลีกเลี่ยงความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้นกับรัสเซีย จนกระทั่งเจ้าหน้าที่ เพนตากอนที่ไม่เปิดเผยชื่อได้เปิดเผยออกมาในช่วงต้นเดือนเมษายน^{[ 32 ] [ 33 ]}เมื่อวันที่ 25 เมษายน 2025 DRDOประสบความสำเร็จในการทดสอบภาคพื้นดินของห้องเผาไหม้สแครมเจ็ทระบายความร้อนแบบแอคทีฟขนาดเล็กเป็นเวลากว่า 1,000 วินาที[ 34 ^]สแครมเจ็ทของ DRDO ได้รับการทดสอบอีกครั้งเป็นเวลากว่า 12 นาทีในวันที่ 9 มกราคม 2026 ^{[ 35 ]}

1. ไม่จำเป็นต้องบรรทุกออกซิเจน
2. เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนหมุน ทำให้การผลิตง่ายกว่าเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ต
3. มีแรงขับจำเพาะ (การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมต่อหน่วยเชื้อเพลิง) สูงกว่าเครื่องยนต์จรวด สามารถให้เวลาประมาณ 1,000 วินาทีที่ความเร็ว Mach 7 ในขณะที่จรวดโดยทั่วไปให้เวลาประมาณ 450 วินาทีหรือน้อยกว่า^{[ 51 ]}
4. ความเร็วที่สูงขึ้นอาจหมายถึงการเข้าถึงอวกาศที่ถูกลงในอนาคต
5. การทดสอบและการพัฒนาที่ยากและมีค่าใช้จ่ายสูง
6. ความต้องการแรงขับเคลื่อนเริ่มต้นที่สูงมาก

ต่างจากจรวดที่พุ่งผ่านชั้นบรรยากาศในแนวดิ่งอย่างรวดเร็ว หรือเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตหรือแรมเจ็ตที่บินด้วยความเร็วต่ำกว่ามาก ยานพาหนะไฮเปอร์โซนิกแบบใช้ลมหายใจจะบินตาม "วิถีโคจรต่ำ" อย่างเหมาะสม โดยคงอยู่ในชั้นบรรยากาศที่ความเร็วไฮเปอร์โซนิก เนื่องจากเครื่องยนต์สแครมเจ็ตมีอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักปานกลาง^{[ 52 ]}การเร่งความเร็วจึงมีจำกัด ดังนั้น เวลาที่อยู่ในชั้นบรรยากาศที่ความเร็วเหนือเสียงจึงค่อนข้างนาน อาจถึง 15–30 นาที คล้ายกับ ยานอวกาศ ที่กลับเข้าสู่ ชั้น บรรยากาศ การป้องกันความร้อนจะเป็นงานที่ยากลำบาก โดยต้องมีการป้องกันเป็นระยะเวลานานกว่าแคปซูลอวกาศ ทั่วไป แม้ว่าจะน้อยกว่ากระสวยอวกาศก็ตาม

วัสดุใหม่ๆ ให้ฉนวนกันความร้อนที่ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิสูง แต่ก็มักจะเสื่อมสภาพไปในกระบวนการนั้นด้วย ดังนั้น การศึกษาต่างๆ จึงมักวางแผนเกี่ยวกับ "การระบายความร้อนแบบแอคทีฟ" โดยใช้สารหล่อเย็นไหลเวียนไปทั่วผิวของยานเพื่อป้องกันการแตกสลาย บ่อยครั้งที่สารหล่อเย็นคือเชื้อเพลิงเอง ในลักษณะเดียวกับที่จรวดสมัยใหม่ใช้เชื้อเพลิงและสารออกซิไดเซอร์ของตัวเองเป็นสารหล่อเย็นสำหรับเครื่องยนต์ ระบบระบายความร้อนทุกระบบจะเพิ่มน้ำหนักและความซับซ้อนให้กับระบบปล่อยจรวด การระบายความร้อนของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตในลักษณะนี้อาจส่งผลให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น เนื่องจากมีการเพิ่มความร้อนให้กับเชื้อเพลิงก่อนเข้าสู่เครื่องยนต์ แต่ก็ส่งผลให้ความซับซ้อนและน้ำหนักเพิ่มขึ้น ซึ่งในที่สุดอาจมากกว่าประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นใดๆ

ประสิทธิภาพของระบบปล่อยจรวดมีความซับซ้อนและขึ้นอยู่กับน้ำหนักเป็นอย่างมาก โดยปกติแล้วยานจะถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มระยะการปล่อยให้สูงสุด (${\displaystyle R}$), รัศมีวงโคจร (${\displaystyle R}$) หรือเศษส่วนมวลบรรทุก (${\displaystyle \Gamma }$) สำหรับเครื่องยนต์และเชื้อเพลิงที่กำหนด ส่งผลให้เกิดความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ (น้ำหนักเชื้อเพลิงขณะขึ้นบิน) และความซับซ้อนของเครื่องยนต์ (น้ำหนักแห้งขณะขึ้นบิน) ซึ่งสามารถแสดงได้ดังต่อไปนี้:

${\displaystyle \Pi _{\text{e}}+\Pi _{\text{f}}+{\frac {1}{\Gamma }}=1}$

ที่ไหน :

• ${\displaystyle \Pi _{\text{e}}={\frac {m_{\text{empty}}}{m_{\text{initial}}}}}$คือสัดส่วนมวลที่ว่างเปล่า ซึ่งแสดงถึงน้ำหนักของโครงสร้างส่วนบน ถังบรรจุ และเครื่องยนต์
• ${\displaystyle \Pi _{\text{f}}={\frac {m_{\text{fuel}}}{m_{\text{initial}}}}}$คือสัดส่วนมวลเชื้อเพลิง ซึ่งแสดงถึงน้ำหนักของเชื้อเพลิง สารออกซิไดเซอร์ และวัสดุอื่นๆ ที่ถูกใช้ไปในระหว่างการปล่อยจรวด
• ${\displaystyle \Gamma ={\frac {m_{\text{เริ่มต้น}}}{m_{\text{เพย์โหลด}}}}}$คืออัตราส่วนมวลเริ่มต้น และเป็นส่วนกลับของเศษส่วนมวลบรรทุก ซึ่งแสดงถึงปริมาณน้ำหนักบรรทุกที่ยานพาหนะสามารถส่งไปยังจุดหมายปลายทางได้

เครื่องยนต์สแครมเจ็ตจะเพิ่มมวลของมอเตอร์${\displaystyle \Pi _{\text{e}}}$เหนือกว่าจรวด และลดมวลของเชื้อเพลิงลง${\displaystyle \Pi _{\ข้อความ{f}}}$อาจเป็นเรื่องยากที่จะตัดสินใจว่าสิ่งนี้จะส่งผลให้เพิ่มขึ้นหรือไม่${\displaystyle \Gamma }$(ซึ่งจะหมายถึงน้ำหนักบรรทุกที่เพิ่มขึ้นที่ส่งไปยังจุดหมายปลายทางโดยที่น้ำหนักขึ้นบินของยานคงที่) ตรรกะเบื้องหลังความพยายามในการพัฒนาเครื่องยนต์สแครมเจ็ตคือ (ตัวอย่างเช่น) การลดปริมาณเชื้อเพลิงจะลดมวลรวมลง 30% ในขณะที่น้ำหนักเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มมวลรวมของยานขึ้นอีก 10% น่าเสียดายที่ความไม่แน่นอนในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงมวลหรือประสิทธิภาพของยานนั้นมีมากจนเกินไป จนกระทั่งสมมติฐานที่แตกต่างกันเล็กน้อยเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์หรือมวลอาจให้เหตุผลที่ดีพอๆ กันทั้งในด้านสนับสนุนหรือคัดค้านยานที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สแครมเจ็ต

นอกจากนี้ ต้องพิจารณาแรงต้านของโครงสร้างใหม่ด้วย แรงต้านของโครงสร้างโดยรวมสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นผลรวมของแรงต้านของตัวรถ (${\displaystyle D}$) และแรงดึงในการติดตั้งเครื่องยนต์ (${\displaystyle D_{\text{e}}}$แรงต้านการติดตั้งโดยทั่วไปเกิดจากเสาและกระแสลมที่เกิดจากไอพ่นของเครื่องยนต์ และเป็นฟังก์ชันของการตั้งค่าคันเร่ง ดังนั้นจึงมักเขียนในรูปแบบนี้:

${\displaystyle D_{\text{e}}=\phi _{\text{e}}F}$

ที่ไหน:

• ${\displaystyle \phi _{\ข้อความ{e}}}$คือค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย
• ${\displaystyle F}$คือแรงขับของเครื่องยนต์

สำหรับเครื่องยนต์ที่ผสานรวมเข้ากับตัวถังตามหลักอากาศพลศาสตร์อย่างแน่นหนา อาจจะสะดวกกว่าที่จะคิดว่า (${\displaystyle D_{\text{e}}}$) โดยพิจารณาจากความแตกต่างของแรงต้านจากโครงสร้างพื้นฐานที่ทราบแล้ว

ประสิทธิภาพโดยรวม ของเครื่องยนต์ สามารถแสดงได้ด้วยค่าระหว่าง 0 ถึง 1 (${\displaystyle \eta _{0}}$) ในแง่ของแรงดลจำเพาะของเครื่องยนต์:

${\displaystyle \eta _{0}={\frac {g_{0}V_{0}}{h_{\text{PR}}}}I_{\text{sp}}={\frac {\mbox{กำลังขับ}}{\mbox{อัตราพลังงานเคมี}}}}$

ที่ไหน:

• ${\displaystyle g_{0}}$คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ระดับพื้นดิน
• ${\displaystyle V_{0}}$ความเร็วของยานพาหนะ
• ${\displaystyle I_{\text{sp}}}$คือแรงดลจำเพาะ
• ${\displaystyle h_{\text{PR}}}$ความร้อนของปฏิกิริยาของเชื้อเพลิง

แรงขับจำเพาะ (Specific impulse) มักถูกใช้เป็นหน่วยวัดประสิทธิภาพของจรวด เนื่องจากในกรณีของจรวดนั้น มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างแรงขับจำเพาะ อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะและความเร็วไอเสีย ความสัมพันธ์โดยตรงนี้โดยทั่วไปไม่มีในเครื่องยนต์ไอพ่น ดังนั้นแรงขับจำเพาะจึงไม่ค่อยได้ใช้ในเอกสารทางวิชาการ โปรดทราบว่าสำหรับเครื่องยนต์ไอพ่นนั้น ทั้ง...${\displaystyle \eta _{0}}$และ${\displaystyle I_{\text{sp}}}$เป็นฟังก์ชันของความเร็ว

แรงขับจำเพาะของ เครื่องยนต์ จรวดไม่ขึ้นอยู่กับความเร็ว และค่าทั่วไปอยู่ระหว่าง 200 ถึง 600 วินาที (450  วินาทีสำหรับเครื่องยนต์หลักของกระสวยอวกาศ) ส่วนแรงขับจำเพาะของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตจะแปรผันตามความเร็ว โดยจะลดลงเมื่อความเร็วสูงขึ้น เริ่มต้นที่ประมาณ 1200  วินาทีแม้ว่าค่าในเอกสารทางวิชาการจะแตกต่างกันไปก็ตาม

สำหรับกรณีง่ายๆ ของยานพาหนะแบบขั้นตอนเดียว สัดส่วนมวลเชื้อเพลิงสามารถแสดงได้ดังนี้:

${\displaystyle \Pi _{\text{f}}=1-\exp \left[-{\frac {\left({\frac {V_{\text{initial}}^{2}}{2}}-{\frac {V_{i}^{2}}{2}}\right)+\int {g}\,dr}{\eta _{0}h_{\text{PR}}\left(1-{\frac {D+D_{\text{e}}}{F}}\right)}}\right]}$

ซึ่งสามารถแสดงได้สำหรับการถ่ายโอนขั้นเดียวสู่วงโคจรดังนี้:

${\displaystyle \Pi _{\text{f}}=1-\exp \left[-{\frac {g_{0}r_{0}\left(1-{\frac {1}{2}}{\frac {r_{0}}{r}}\right)}{\eta _{0}h_{\text{PR}}\left(1-{\frac {D+D_{\text{e}}}{F}}\right)}}\right]}$

หรือสำหรับการบินในชั้นบรรยากาศระดับคงที่จากการปล่อยจากอากาศ ( การบิน ของขีปนาวุธ ):

${\displaystyle \Pi _{\text{f}}=1-\exp \left[-{\frac {g_{0}R}{\eta _{0}h_{\text{PR}}\left(1-\phi _{\text{e}}\right){\frac {C_{\text{L}}}{C_{\text{D}}}}}}\right]}$

ที่ไหน${\displaystyle R}$คือช่วงระยะและสามารถคำนวณได้ในรูปแบบ สูตรช่วงระยะ ของ Breguet :

${\displaystyle {\begin{aligned}\Pi _{\text{f}}&=1-e^{-BR}\\B&={\frac {g_{0}}{\eta _{0}h_{PR}\left(1-\phi _{e}\right){\frac {C_{\text{L}}}{C_{\text{D}}}}}}\end{aligned}}}$

ที่ไหน:

• ${\displaystyle C_{\text{L}}}$คือค่าสัมประสิทธิ์แรงยก
• ${\displaystyle C_{\text{D}}}$คือค่าสัมประสิทธิ์แรงต้าน

สูตรที่เรียบง่ายอย่างยิ่งนี้ ซึ่งใช้เพื่อประกอบการอภิปรายนั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานดังต่อไปนี้:

• ยานพาหนะแบบขั้นเดียว
• ไม่มีแรงยกทางอากาศพลศาสตร์สำหรับจรวดส่งผ่านชั้นบรรยากาศ

อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงเหล่านี้โดยทั่วไปใช้ได้กับเครื่องยนต์ทุกประเภท

เครื่องยนต์สแครมเจ็ตไม่สามารถสร้างแรงขับที่มีประสิทธิภาพได้เว้นแต่จะถูกเร่งความเร็วให้สูงถึงระดับ Mach  5 แม้ว่าขึ้นอยู่กับการออกแบบ มันอาจทำงานเหมือนเครื่องยนต์แรมเจ็ตที่ความเร็วต่ำได้ก็ตาม เครื่องบินขึ้นลงในแนวนอนจะต้องใช้ เครื่องยนต์ เทอร์โบแฟนเทอร์โบเจ็ตหรือจรวดแบบธรรมดาในการขึ้นบิน ซึ่งมีขนาดใหญ่พอที่จะเคลื่อนย้ายเครื่องบินที่มีน้ำหนักมากได้ นอกจากนี้ยังต้องมีเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์เหล่านั้น รวมถึงโครงสร้างการติดตั้งและระบบควบคุมที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ทั้งหมด เครื่องยนต์เทอร์โบแฟนและเทอร์โบเจ็ตมีน้ำหนักมากและไม่สามารถทำความเร็วได้เกิน Mach  2-3 ได้ง่ายๆ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวิธีการขับเคลื่อนอื่นเพื่อให้ได้ความเร็วในการทำงานของสแครมเจ็ต ซึ่งอาจเป็นแรมเจ็ตหรือจรวดซึ่งจะต้องมีแหล่งจ่ายเชื้อเพลิง โครงสร้าง และระบบแยกต่างหากเช่นกัน ข้อเสนอหลายข้อจึงเสนอให้ใช้จรวดเชื้อเพลิงแข็งแบบ ถอดเปลี่ยนได้ในขั้นตอนแรก ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของการออกแบบลงอย่างมาก

แตกต่างจากการทดสอบระบบขับเคลื่อนด้วยไอพ่นหรือจรวดซึ่งสามารถทดสอบได้บนพื้นดิน การทดสอบการออกแบบเครื่องยนต์สแครมเจ็ตนั้นต้องใช้ห้องทดสอบความเร็วเหนือเสียงที่มีราคาแพงมาก หรือยานปล่อยที่ราคาแพง ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ส่งผลให้ต้นทุนด้านอุปกรณ์สูงมาก การทดสอบโดยใช้ยานทดสอบที่ปล่อยขึ้นไปมักจะจบลงด้วยการทำลายชิ้นส่วนที่ทดสอบและอุปกรณ์

ข้อดีอย่างหนึ่งของยานอวกาศความเร็วเหนือเสียงแบบใช้เครื่องยนต์ไอพ่น (โดยทั่วไปคือเครื่องยนต์สแครมเจ็ต) เช่นX-30คือการหลีกเลี่ยงหรืออย่างน้อยก็ลดความจำเป็นในการบรรทุกสารออกซิไดเซอร์ ตัวอย่างเช่นถังเชื้อเพลิงภายนอกของกระสวยอวกาศบรรจุออกซิเจนเหลว (LOX) 616,432.2  กิโลกรัม และ ไฮโดรเจนเหลว (LH2 103,000 กิโลกรัมในขณะที่น้ำหนักเปล่าอยู่ที่ 30,000 กิโลกรัมน้ำหนักรวมของยานอวกาศ อยู่ที่ 109,000 กิโลกรัม โดยมีน้ำหนักบรรทุกสูงสุดประมาณ 25,000 กิโลกรัม และเพื่อให้ยานอวกาศขึ้นจากแท่นปล่อย กระสวยอวกาศใช้จรวดขับดันเชื้อเพลิงแข็งที่ มีกำลังสูงมากสองตัว โดยแต่ละตัว มีน้ำหนัก 590,000 กิโลกรัม หากสามารถกำจัดออกซิเจนได้ ยานก็จะเบาลงเมื่อขึ้นบินและอาจบรรทุกน้ำหนักได้มากขึ้น     

ในทางกลับกัน เครื่องยนต์สแครมเจ็ตใช้เวลาอยู่ในชั้นบรรยากาศนานขึ้นและต้องการเชื้อเพลิงไฮโดรเจนมากขึ้นเพื่อรับมือกับแรงต้านอากาศพลศาสตร์ ในขณะที่ออกซิเจนเหลวเป็นของเหลวที่มีความหนาแน่นค่อนข้างสูง (1141  กก./ลบ.ม. ⁾ไฮโดรเจนเหลวมีความหนาแน่นต่ำกว่ามาก (70.85  กก./ลบ.ม. ⁾และมีปริมาตรมากกว่า ซึ่งหมายความว่ายานพาหนะที่ใช้เชื้อเพลิงนี้จะมีขนาดใหญ่ขึ้นมากและทำให้เกิดแรงต้านมากขึ้น^{[ 53 ]}เชื้อเพลิงอื่นๆ มีความหนาแน่นใกล้เคียงกัน เช่นRP-1 (810  กก./ลบ.ม. ⁾ JP -7 (ความหนาแน่นที่ 15  °C 779–806  กก./ลบ.ม. ⁾และไดเมทิลไฮดราซีนที่ไม่สมมาตร (UDMH) (793.00  กก./ ^ลบ.ม. )

ปัญหาประการหนึ่งคือเครื่องยนต์สแครมเจ็ตคาดว่าจะมีอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนัก ที่ต่ำมาก ประมาณ 2 เมื่อติดตั้งในยานปล่อย^{[ 54 ]}จรวดมีข้อได้เปรียบตรงที่เครื่องยนต์มี อัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักสูง มาก (~100:1) ในขณะที่ถังบรรจุออกซิเจนเหลวมีอัตราส่วนปริมาตรใกล้เคียงกับ ~100:1 เช่นกัน ดังนั้นจรวดจึงสามารถบรรลุสัดส่วนมวล ที่สูงมาก ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ ในทางตรงกันข้าม อัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักที่คาดการณ์ไว้ของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตประมาณ 2 หมายความว่าเปอร์เซ็นต์ของมวลในการปล่อยตัวส่วนใหญ่เป็นของเครื่องยนต์ (โดยไม่คำนึงถึงว่าสัดส่วนนี้จะเพิ่มขึ้นประมาณสี่เท่าอยู่แล้วเนื่องจากไม่มีสารออกซิไดเซอร์บนยาน) นอกจากนี้ แรงขับที่ต่ำกว่าของยานไม่ได้หมายความว่าจะหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการใช้ปั๊มเทอร์โบประสิทธิภาพสูงที่มีราคาแพง เทอะทะ และมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหาย ซึ่งพบได้ในเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลวแบบดั้งเดิม เนื่องจากแบบของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตส่วนใหญ่ดูเหมือนจะไม่สามารถทำความเร็วระดับวงโคจรได้ในโหมดการหายใจด้วยอากาศ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องยนต์จรวดเพิ่มเติม

เครื่องยนต์สแครมเจ็ตอาจสามารถเร่งความเร็วจากประมาณ Mach  5–7 ไปจนถึงประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็ววงโคจรและความเร็ววงโคจร (งานวิจัย X-30 ชี้ให้เห็นว่า Mach  17 อาจเป็นขีดจำกัดเมื่อเทียบกับความเร็ววงโคจรที่ Mach  25 และการศึกษาอื่นๆ ระบุขีดจำกัดความเร็วสูงสุดสำหรับเครื่องยนต์สแครมเจ็ตบริสุทธิ์ระหว่าง Mach  10 ถึง 25 ขึ้นอยู่กับสมมติฐานที่ใช้) โดยทั่วไปแล้ว คาดว่าจะต้องใช้ระบบขับเคลื่อนอื่น (โดยทั่วไปแล้ว มักเสนอให้ใช้จรวด) สำหรับการเร่งความเร็วขั้นสุดท้ายเพื่อขึ้นสู่วงโคจร เนื่องจากค่าเดลต้า-วีอยู่ในระดับปานกลางและสัดส่วนน้ำหนักบรรทุกของสแครมเจ็ตสูง จรวดที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า เช่น จรวดเชื้อเพลิงแข็ง จรวดเชื้อเพลิงไฮเปอร์โกไลต์ หรือจรวดเชื้อเพลิงเหลวแบบธรรมดา อาจเป็นที่ยอมรับได้

การคาดการณ์ทางทฤษฎีระบุว่าความเร็วสูงสุดของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตจะอยู่ระหว่างMach 12 (14,000 กม./ชม.; 8,400 ไมล์/ชม . )และMach 24 (25,000 กม./ชม.; 16,000 ไมล์/ชม.) ^{[ 55 ]}สำหรับการเปรียบเทียบ ความเร็ววงโคจรที่ระดับ200 กิโลเมตร (120 ไมล์) วงโคจรต่ำของโลกคือ7.79 กิโลเมตรต่อวินาที (28,000 กม./ชม.; 17,400 ไมล์/ชม. ) ^{[ 56 ]}         

พื้นผิวใต้เครื่องยนต์สแครมเจ็ตที่ทนความร้อนนั้น อาจทำหน้าที่เป็นระบบนำกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศได้ หากมีการออกแบบยานอวกาศแบบขึ้นสู่วงโคจรในขั้นตอนเดียว โดยใช้ระบบระบายความร้อนแบบไม่ทำลายพื้นผิวและไม่ใช้ระบบระบายความร้อนแบบแอคทีฟ หากใช้แผ่นป้องกันแบบทำลายพื้นผิวกับเครื่องยนต์ เครื่องยนต์นั้นอาจใช้งานไม่ได้หลังจากขึ้นสู่วงโคจรแล้ว และหากใช้ระบบระบายความร้อนแบบแอคทีฟโดยใช้เชื้อเพลิงเป็นสารหล่อเย็น การสูญเสียเชื้อเพลิงทั้งหมดระหว่างการเผาไหม้เพื่อขึ้นสู่วงโคจรจะหมายถึงการสูญเสียระบบระบายความร้อนทั้งหมดสำหรับระบบป้องกันความร้อนด้วย

การลดปริมาณเชื้อเพลิงและสารออกซิไดเซอร์ไม่ได้หมายความว่าจะช่วยลดต้นทุนเสมอไป เนื่องจากเชื้อเพลิงจรวดมีราคาถูกมากเมื่อเทียบกัน ในความเป็นจริง ต้นทุนต่อหน่วยของยานพาหนะอาจสูงขึ้นมาก เนื่องจากต้นทุนฮาร์ดแวร์ด้านอวกาศสูงกว่าออกซิเจนเหลว เชื้อเพลิง และถังเก็บถึงสองเท่า และฮาร์ดแวร์ของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตดูเหมือนจะหนักกว่าจรวดมากสำหรับน้ำหนักบรรทุกที่เท่ากัน อย่างไรก็ตาม หากเครื่องยนต์สแครมเจ็ตช่วยให้ยานพาหนะสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ในทางทฤษฎีแล้วอาจเป็นประโยชน์ด้านต้นทุน แต่ยังไม่แน่ชัดว่าอุปกรณ์ที่ต้องทนต่อสภาวะสุดขั้วของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตจะสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายครั้งเพียงพอหรือไม่ การทดสอบเครื่องยนต์สแครมเจ็ตที่ผ่านมาทั้งหมดมีอายุการใช้งานเพียงช่วงสั้น ๆ และไม่เคยได้รับการออกแบบให้ทนต่อการบินได้เลย ต้นทุนสุดท้ายของยานพาหนะดังกล่าวเป็นหัวข้อของการถกเถียงอย่างมากเนื่องจากแม้แต่การประมาณการที่ดีที่สุดก็ยังมีความเห็นไม่ตรงกันว่ายานพาหนะสแครมเจ็ตจะมีข้อได้เปรียบหรือไม่ เป็นไปได้ว่ายานพาหนะสแครมเจ็ตจะต้องยกน้ำหนักได้มากกว่าจรวดที่มีน้ำหนักขึ้นบินเท่ากันเพื่อให้มีประสิทธิภาพด้านต้นทุนเท่ากัน (หากเครื่องยนต์สแครมเจ็ตเป็นยานพาหนะที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้)

ยานปล่อยอวกาศอาจได้รับประโยชน์หรือไม่ได้รับประโยชน์จากการมีขั้นตอนสแครมเจ็ต ขั้นตอนสแครมเจ็ตของยานปล่อยอวกาศตามทฤษฎีแล้วให้แรงขับจำเพาะ 1,000 ถึง 4,000  วินาที ในขณะที่จรวดให้แรงขับจำเพาะน้อยกว่า 450  วินาทีในชั้นบรรยากาศ^{[ 54 ] [ 57 ]} อย่างไรก็ตาม แรงขับจำเพาะของสแครมเจ็ตจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อความเร็ว เพิ่มขึ้น และยานจะประสบปัญหาอัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้าน ค่อนข้างต่ำ

อัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักของเครื่องยนต์สแครมเจ็ตนั้นด้อยกว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์จรวดทั่วไปที่มีอัตราส่วน 50-100 อย่างไรก็ตาม สแครมเจ็ตชดเชยข้อเสียนี้ได้บางส่วนด้วยการที่น้ำหนักของยานจะถูกรับโดยแรงยกทางอากาศพลศาสตร์แทนที่จะใช้พลังงานจากจรวดโดยตรง (ทำให้การสูญเสียจากแรงโน้มถ่วง ลดลง ) แต่สแครมเจ็ตจะใช้เวลานานกว่ามากในการขึ้นสู่วงโคจรเนื่องจากแรงขับที่ต่ำกว่า ซึ่งหักล้างข้อดีนี้ไปอย่างมาก น้ำหนักขณะขึ้นบินของยานสแครมเจ็ตลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับจรวด เนื่องจากไม่มีสารออกซิไดเซอร์อยู่บนยาน แต่ก็เพิ่มขึ้นเนื่องจากข้อกำหนดด้านโครงสร้างของเครื่องยนต์ที่ใหญ่และหนักกว่า

ประเด็นที่ว่ายานพาหนะคันนี้จะสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หรือไม่นั้น ยังคงเป็นหัวข้อถกเถียงและวิจัยกันอยู่