航空裝備擁有高空高速、機動靈活等獨特優勢，向來是影響戰爭勝負和促進經濟發展的重要抓手，技術密集型產業的屬性也使其天然成為承載顛覆性技術的平台載體。顛覆性技術對航空領域的變革十分顯著，使航空裝備成為了工業革命的重要成果和「抵消戰略」的有效支撐。自1903年萊特兄弟發明飛機以來，每隔一段時間都會出現一批典型的顛覆性技術，最終塑造出了當今空中作戰和民航運輸的基本形態。
1 機槍射擊協調器：空戰一邊倒，引發「福克式災難」
一戰初期，飛機主要擔負偵察、地面火力目標指示等任務。1914年，法國首次將機槍安裝在雙座飛機后座上，但射擊精度差，易擊中本機尾翼。另外還將機槍裝在戰鬥機機翼兩側，但射擊效果仍很差。
之後，荷蘭飛機設計師安東尼·福克發明了機槍射擊協調器，其可實現子彈僅從槳葉空隙間射出，而在槳葉轉到機槍槍口時停止擊發，使飛機可以非常方便地攻擊機頭方向的目標，最終大幅提高了射擊精度。
機槍射擊協調器
1915年，德國開始使用配裝射擊協調器的戰鬥機，並迅速獲得了壓倒性的空戰優勢，造成航空史上著名的「福克式災難」。據統計，一戰中協約國被擊落戰鬥機8400架，80%是被「福克式」系列戰機擊落，其中德國王牌飛行員「紅男爵」曼弗雷德･馮･里希特霍芬更是完成了空戰交換比80:1的壯舉。直至噴氣戰鬥機的出現，機槍射擊協調器才完成了歷史使命。
2 噴氣發動機：替代活塞，飛行性能全面提升
在人類對航空技術上下求索的道路上，噴氣飛機是一座重要的里程碑，其使各國人民的距離快速拉近，地球成了名副其實的「地球村」，但同時也使現代戰爭更加殘酷和激烈，多少無辜平民因此喪生。
噴氣飛機的基礎是噴氣發動機，其利用牛頓第三定律，低速流入發動機的工質（空氣和燃油）燃燒後產生的高溫高壓氣體，以高速從尾噴管向後噴出，由此產生反作用力推動飛機向前飛行，一經推出便快速替代了活塞發動機，相比前者，噴氣發動機具備以下優勢。
一是高速性能好。在重量相同前提下，可提供遠大於活塞發動機的動力，顯著提高飛機速度；二是高空性能好。進入發動機的空氣流量遠高於活塞發動機，在空氣稀薄的高空仍能產生足夠的推力；三是乘坐舒適性好。與活塞發動機相比，噴氣發動機的噪聲和振動均相對較小，可有效改善空勤人員和乘客的乘坐環境。
1937年4月，英國工程師弗蘭克•惠特爾研製的世界首台渦輪噴氣發動機完成試車。但當時英國並沒有預判到噴氣發動機的顛覆性影響，反而讓德國取得了技術領先地位。1939年8月，德國工程師亨克爾設計的世界第一架噴氣動力飛機He-178完成首飛，其配裝了HeS 3B噴氣發動機。1944年，德國Me-262戰鬥機出現在戰場，成為人類航空史上第一型投入實戰的噴氣戰鬥機。
He-178噴氣飛機配裝的HeS 3B發動機
隨著噴氣發動機的不斷升級和改進，噴氣飛機的性能也不斷提高。當今，噴氣飛機已成為軍民用航空的主流構型，並正向高超聲速和綠色環保等方向不斷發展。
3 精確制導武器：精確命中，打擊效率全面躍升
精確制導技術由美軍第二次「抵消戰略」孕育而生，是利用飛彈自身獲取或外部輸入的目標信息，探測、識別和跟蹤目標，導引和控制飛彈命中的制導技術。
精確制導武器打擊距離遠，可大幅提高載機平台的安全性；命中精度高，直接命中機率達50%以上；作戰效能高，可顯著減少彈藥投放數量和載機出動架次，已成為信息化局部戰爭中實現物理殺傷的主要手段。
越戰期間，美軍為摧毀北越清化大橋，曾歷時七年，投放彈藥上萬噸，損失飛機上百架，耗資約10億美元，仍沒能成功。1972年5月美軍出動8架戰機，投放了26枚剛剛研製成功的「寶石路」-I型雷射制導炸彈，全部直接命中清化大橋並將其徹底摧毀，由此使精確制導武器世人皆知。隨後其地位持續上升，戰時使用占比不斷提高。海灣戰爭中，以美國為首的多國部隊用約8％-9％的精確制導武器擊毀了約75％-80％的目標。伊拉克戰爭中，精確制導武器用量已占全部使用武器的68％。21世紀初以來，在美軍的「斬首」行動和無人機反恐作戰中，精確制導武器使用占比已達100%。
美軍「寶石路」-I型雷射制導炸彈
4 隱身技術：隱蔽突襲，跨代壓制
20世紀60-70年代，由於先進防空飛彈系統的出現，美軍戰機在越戰中損失慘重，以色列在第四次中東戰爭期間同樣遭受了較大損失，因此美軍希望尋求一種能穿透敵防空系統並攻擊其核心節點的技術，這使隱身戰機最終浮出水面。
隱身技術，亦稱「低可觀測技術」，是通過控制和降低飛機的信號特徵，使其難以被發現、識別、跟蹤和打擊的技術，包括雷達隱身、紅外隱身、射頻隱身、目視隱身等，其中雷達隱身是最重要的研究方向。
美國國防高級研究計劃局（DARPA）於1973年開始投資高度保密的「海弗蘭」（HAVE BLUE）特徵信號減弱項目，並最終演變成了F-117A隱身戰機。1982年F-117A進入美國空軍服役，海灣戰爭期間42架F-117A共出動1296架次，雖僅占多國部隊戰機總出動架次的約2％，所攻擊的目標卻占到攻擊目標總數的40％，命中機率高達80%-85%，隱身技術初露崢嶸。
美國空軍F-117A隱身戰機
從此之後隱身技術成為軍事強國主戰飛機的標配。隱身戰機可實現「先敵發現、先敵發射、先敵脫離、先敵命中」，戰術優勢明顯，可跨代碾壓非隱身戰機。2006年美軍「北方利刃」軍演中，隱身戰機F-22A與F-15C、F/A-18E/F模擬空戰的交換比達到了驚人的144:0。
5 無人機技術：開創全新空中作戰模式
無人機是利用無線電遙控設備和搭載的程序控制飛行的不載人飛行器。相比有人機，無人機具有結構相對簡單、體積小、成本低、續航力強、使用限制小、無人員傷亡危險等特點，可以替代有人機執行枯燥、骯髒、危險的任務。
無人機的發展至今已有數十年的歷史。1960年代，DARPA便開始投資無人機。但當時無人機的使用在美軍中存在廣泛爭議。DARPA憑藉其對顛覆性技術的超前眼光和持之以恆的興趣，持續支持無人機結構、動力、導航、傳感器、通信和自主性等技術研發，成功轉化了多型經過實戰考驗的無人機型號。
軍事上，無人機任務執行能力已實現三級跨越。最初是承擔作戰支援任務，如情監偵、誘餌、通信中繼、靶機、後勤運輸等。1982年以色列在貝卡谷地成功運用多型無人機，開展引誘、偵察、干擾等任務，一舉摧毀了敘利亞防空陣地，使無人機一戰成名；其次是在反恐等局部戰爭中實施低強度任務。2001年11月美軍MQ-1無人機擊斃了塔利班高官；目前無人機正朝著在高強度戰爭中承擔主戰任務的方向發展。從2011年至今的敘利亞戰爭、2020年春季的土敘衝突，無人機成為戰場的重要角色。2020年9月的第二次納卡戰爭，無人機對戰爭結局起到了決定性作用。2022年初至今的俄烏衝突，某種程度上成為了無人機的大比拼，極大影響了戰爭走向。
航空顛覆性技術預判
材料製造是航空發展的基礎，能源動力對飛行器有決定性影響，信息電子將全方位變革傳統航空形態，跨學科跨領域交叉融合是航空的重要特徵。本文預判了上述四個領域的九項航空顛覆性技術及潛在影響。
航空顛覆性技術最可能出現的領域
超材料技術實現了功能到結構的逆向設計，對航空領域可能產生潛在顛覆性影響：構造能實現完美隱身的超材料「隱身斗篷」和超材料吸波體，控制入射波傳播方向或通過吸波方式降低目標信號特徵，大幅提高戰機的隱身性能；製造小型相控陣天線和超解析度成像系統，應用在戰機、飛彈等領域可有效強化探測跟蹤能力，在未來信息化空戰中進一步加快OODA（觀察、定位、決策、行動）循環；將平面傳輸天線與超材料耦合設計，可提高天線輻射效率並縮小尺寸，推動航空裝備關鍵微波射頻組件的小型化、集成化發展。
智能結構對航空領域可能產生潛在顛覆性影響：機翼自適應結構變形可進一步減阻降噪，提高飛行經濟性；採用智能結構的高超聲速飛行器可感知高溫區域並進行外形自適應和材料自修復，有效解決「熱障」問題，降低熱防護設計難度；採用智能可見光隱身材料、智能雷達隱身材料和智能紅外隱身材料可進一步提高隱身性能，提升飛行器突防能力。
美國空軍研究實驗室自適應變體機翼
可持續航空燃料技術對助力碳達峰碳中和目標、增強能源安全具有不可替代的作用，對航空領域可能產生如下顛覆性影響：可實現航空動力系統的重大變革。未來民用航空動力系統通過使用可持續燃料作為渦輪發動機燃料，或直接使用燃料電池為飛機提供動力，將大幅降低航空業碳排放。
自適應變循環發動機經濟性能佳、工作範圍寬，對航空領域可能產生的顛覆性影響：可滿足多種性能需求，使未來飛行器呈現多任務和多用途發展趨勢；可在多種飛行器上共享發動機技術，應用基準發動機衍生出系列發動機，擴大發動機適用範圍並降低研發成本。
旋轉爆震發動機已成為未來航空動力領域最具潛力的變革者之一，在軍民用領域應用前景廣闊，對未來航空領域可能產生如下顛覆性影響：在前期作為機載武器、無人機、靶機、誘餌機的動力系統，推動無人飛行器向小型化、遠航程方向發展；在後期可單獨或作為組合動力系統應用在中大型軍民用飛機上，提高推重比、降低油耗、提高經濟可承受性。
腦機交互技術能創造出新型的飛行器控制方式，可能對未來航空領域產生如下顛覆性影響：實現由大腦直接控制飛行器，減少或完全替代肢體操作，極大改變傳統人機介面；借鑑人腦構造和運行，開發全新信息處理系統，賦予航電系統新的功能和形態；與虛擬現實技術結合，應用于飛行模擬訓練中，能有效降低訓練成本並提高訓練的安全性。
德國「腦飛行」計劃開展試驗
量子信息技術將全方位變革傳統航空電子以及航空武器裝備的形態，對未來航空領域可能產生如下顛覆性影響：量子計算超常規算力不但可實現飛機研發優化，還可加速人工智慧算法訓練與執行，提升體系指揮決策效能；量子通信可提供體系化作戰高速保密通信保障；量子傳感能極大增強遠距隱身探測和抗干擾能力；基於量子陀螺的慣性導航能大幅提高航空武器裝備的自主導航精度；量子計量可為航空計量體系建立提供重要支撐。
高超聲速技術對未來航空領域可能產生如下顛覆性影響：在民用領域，高超聲速客機將極大縮短旅途中花費的時間，顯著提高出行效率的同時，大幅改善乘客旅途中的舒適度。在軍用領域，高超聲速武器憑藉其高速特性，可突破當前幾乎所有防空反導系統，實現對固定、時敏、高價值目標快速精確打擊；高超聲速飛機可執行多元化任務，懾打一體，靈活機動性更強，對未來空戰樣式帶來巨大變革。
英國高超聲速驗證機概念方案
機載定向能武器對未來航空領域可能產生如下顛覆性影響：在進攻方面，傳統彈藥主要依靠戰鬥部進行毀傷，而機載定向能武器使用高能雷射、微波等攻擊，速度快、精度高、損傷可控且攻擊成本低；在防禦方面，機載定向能武器對無人機/巡航彈集群防禦有顯著效果，可摧毀其導引頭或傳感器甚至彈體，使目標直接喪失作戰能力。