50 年代以後，美蘇空軍對專用攻擊機失去了興趣，認為高速戰鬥轟炸機足以取代其地位。蘇聯空軍甚至撤銷了強擊航空兵。而美國海軍則繼續堅持發展專用攻擊機，並研製出如 A-4、A-6 等一系列經典機型。這一時期，歐洲方面在義大利飛雅特 G.91 之後，也沒有專用攻擊機出現。儘管“鷂”最終是以攻擊機的面目出現，但其原形 P.1127 和發展型 P.1154 在當時卻是作為垂直起降戰鬥機來研製的。但在接下來的幾場戰爭中，殘酷的事實證明，在當時的技術條件下，戰鬥轟炸機並不能取代專用攻擊機，由於防護能力不足，使得戰鬥轟炸機在嚴密防空體系下的生存率要低於專用攻擊機，而其飛行效能也並不完全適合低空攻擊。
A-4 的機動效能堪比戰鬥機
50～60 年代的技術發展新穎的氣動佈局
在德國研究基礎上發展而來的無尾三角翼佈局，具有結構強度高、重量輕、內部容積大、跨音速阻力小和焦點移動小等優點，特別適合高速飛機。不過這一佈局的缺點也非常明顯——機翼升力係數低，機翼後緣用於佈置升降副翼，無法放襟翼增升導致起降效能差；大過載機動時在機翼後緣產生較大負升力。為此，瑞典的 Saab-35 將機翼外側後掠角減小，構成所謂的“雙三角翼”，緩解了上述問題。
60 年代後期開始出現變後掠翼佈局。這種佈局兼有大展弦比平直翼低速升力特性好和大後掠角小展弦比機翼高速阻力小的優勢，一度引起航空界的廣泛興趣。但這種佈局設計難度高，重量大，結構複雜，在一定程度上抵消了變後掠技術帶來的優勢。第一種實用的變後掠翼飛機 F-111，其艦載型正是由於結構超重而停止發展。投產的空軍型也由於過於笨重而不具備當初設想的對空作戰能力。
飛行控制問題及其解決措施隨著飛機速度迅速提高，飛行控制問題日益突出。
首先是橫向控制問題。早在二戰時期就已經發現由於機翼剛度問題，使得飛機在接近副翼反效速度時效率急劇下降。而進入超音速時代，機翼相對厚度進一步減小，這一問題更加突出。對此，最早是採用加大機翼根梢比的方法，藉以提高機翼剛度。接著引入擾流片進行橫向控制，還避免了副翼偏轉造成的不利偏航效應。後來差動平尾開始出現，利用平尾不同步偏轉產生橫向力矩進行高速橫側控制——這一技術後來被廣泛採用。
F-22 的平尾差動
其次是“慣性耦合”問題。當初 X-1 對高速飛行的研究試飛就已經發現：超音速後，飛機的方向穩定性將隨著飛行速度的增大而下降，由此引發“慣性耦合”問題。這是由於飛機品質分佈在滾轉時產生的不穩定力矩造成的。當這種不穩定力矩超過飛機垂尾提供的穩定力矩時，飛機就會失控。F-100 曾經因為這一問題全面停飛，造成嚴重損失。解決這一問題，一是提高飛機高速方向穩定性，另一途徑是引入先進的自動飛行控制系統，利用舵面自動偏轉提高穩定性。
需要指出的是，在這一時期，失速尾旋問題並沒有得到明顯重視和很好的解決。當時飛機的設計思路是首先保證飛機的高效能和高機動性，為此不惜犧牲其大迎角飛行品質。對於可能出現的尾旋問題，主要採用告警方式加以彌補。因此這一時期的飛機尾旋特性都不好，尾旋事故頻頻。如在 1966 至 1970 年間，美國空軍因尾旋而損失飛機 225 架！
多轉子發動機和變迴圈技術
發動機的研究在這一時期也取得了明顯進步。早期渦噴發動機都是單轉子發動機，增壓比小，發動機熱效率低，耗油率居高不下。此外，這種發動機所有壓氣機以同一轉速運轉，有時會出現前幾級壓氣機超速運轉，而後幾級壓氣機尚未達到最佳轉速的情況。為了解決上述問題，50 年代中後期，雙轉子發動機開始出現。這種發動機的低壓壓氣機和高壓壓氣機分別由各自的渦輪軸驅動，以不同轉速工作，從而獲得更高的增壓比。美國普·惠 J57 是其中典型代表。50 年代後期，為了適應 A-11 飛機高達 M3 的飛行速度，專門研製的 J58 發動機採用了變迴圈原理——平時以渦噴發動機方式工作，達到預定速度後開啟旁路系統，繞過最後幾級壓氣機和燃燒室、渦輪段，空氣直接進入加力燃燒室燃燒，以衝壓發動機的迴圈方式工作。不過這種發動機過於複雜，除了 SR-71 外，再沒有一種實用飛機採用變迴圈發動機。直到 80、90 年代 ATF 選型，配套的通用電氣 YF120 發動機才又採用了變迴圈工作方式，但仍因結構複雜、技術風險等諸多原因敗給了 F119。
J58 的變迴圈過程
先進的感測器和資訊顯示系統
作為航電重要組成部分之一的火控雷達，開始由磁控管雷達過渡到行波管雷達。早期磁控管雷達採用低脈衝重複頻率（LPRF），測距精確，但下視能力差。行波管和高速計算機的結合，使得脈衝多普勒雷達（PD 雷達）得以問世。這種雷達可以通過提取目標的多普勒頻移將目標從背景雜波中分離出來，從而具備良好的下視能力。光電感測器作為獲取外界資訊的另一手段，於 1960 年投入實用——早在二戰期間德軍就曾使用過這種系統，但隨著納粹德國投降而銷聲匿跡。20 年後，F-4B 和 F-102A 才再度採用了紅外感測器。這類感測器屬於被動感測器，不會暴露本機位置，但受氣象條件影響嚴重。
F-4 機鼻下方的紅外感測器
隨著戰術資訊的增多，飛行速度提高，老式的儀表盤已經遠遠不能滿足要求。美國海軍從1955年開始研究平視顯示器，使得飛機員可以在抬頭狀態下了解所需的飛行、導航、瞄準等相關資訊。但第一臺實用平顯卻出自英國人之手。隨後，英國“掠奪者”攻擊機率先裝備平顯。到 60 年代末已經出現第二代平顯，採用數字式字元發生器，可程式設計處理，更加準確可靠。
空空導彈和全面導彈化
空空導彈也在這一時期出現並迅速發展。早期空空導彈主要是針對轟炸機的——當時的轟炸機防禦火力已經對只裝備航炮的截擊機構成嚴重威脅。不過，隨著空空導彈效能的提高，開始逐漸具備攻擊戰鬥機的能力。空空導彈靶場試驗的樂觀結果對戰鬥機的重型化、多用途化趨勢起了推波助瀾的作用，並直接造成 60 年代“要導彈不要航炮”現象的出現——當時很多新研製的戰鬥機都放棄了航炮。只掛裝導彈。但這種做法在越南戰爭期間遭到嚴重失敗，由於導彈效能、可靠性未臻完善，加上其它方面的因素，使得美國空軍戰鬥機一度被老式米格機打得灰頭土臉。如同北韓戰爭一樣，越南戰爭空戰的結果再次改變了人們對未來空戰的看法，直接導致了第三代超音速戰鬥機的誕生。
一架國民警衛隊的 F-4C 準備掛載 AIM-9P“響尾蛇”與 AIM-7E“麻雀”空空導彈
飛向未來——60 年代末以來作戰飛機的發展
印支半島那片熱帶叢林上空，用血與火換來的教訓表明：典型的第二代超音速戰鬥機並不能完全適應現代空戰模式，以重大代價突出設計的高空高速效能在實戰中很少有發揮的餘地。設想中的超視距空戰主宰一切的時代尚未到來，近距空戰仍然是現代空戰不可或缺的一環。在這樣的思想背景下，第三代戰鬥機自 60 年代末以來相繼問世。由於有越南空戰的前車之鑑，其設計目標非常明確，就是要克服越南空戰中遇到的問題。其典型特徵是：最大速度 M2.0～M2.5，開始採用翼身融合體技術，以及渦升力技術；低翼載，高推重比；大部分採用放寬靜穩定度設計；裝備第三代中距、近距空空導彈，內建式固定航炮；全向、全高度、全天候火控系統；多功能 PD 雷達。
美國先後研製出 F-14、F-15、F-16、F/A-18 四種第三代超音速戰鬥機。四兄弟在近年來的幾場區域性戰爭中都有上佳表現，以航電裝置完善、機動性良好著稱。但敵我識別系統仍是美軍隱痛，多次發生誤傷事故。
F-14、F-15、F-16、F/A-18
蘇聯直到 80 年代中，第三代戰鬥機米格-29 和蘇-27 才相繼服役。這是蘇聯三代機的代表作，也是蘇聯戰鬥機的絕唱。就氣動設計而言，蘇聯三代機並不亞於美國同期產品。但航電水平始終是蘇制戰機永遠的痛。80 年代服役的兩種三代機，其航電只相當於美國 70 年代初的水平，嚴重限制其作戰能力的發揮。
俄羅斯飛行表演隊的米格-29 和蘇-27
西歐各國（英、德、意）在 70 年代研製出“狂風”戰鬥機，但這實際上是一種多用途戰鬥轟炸機，效能上和第三代機有較大差距。80 年代為了替換主力制空戰鬥機，西歐國家再次聯合發展，這就是歐洲戰鬥機（EFA）計劃。90 年代後，由於蘇聯解體，EFA 進度急劇放慢，並降級成為 EF2000。由於研製時期較晚，該機得以採用許多新概念和新技術，作戰能力超過典型的第三代戰鬥機，成為所謂的“三代半”戰鬥機。
“颱風”的最新型號：帶保形油箱和向量噴管的“颱風”2020
1978 年法國的三代機Phantom 2000 問世，採用達索典型的無尾三角翼佈局，但應用了放寬靜穩定設計、電傳操縱、複合材料等新技術，使得效能大幅提高。但該機 M53 發動機效能比同代的美國 F100 發動機差一個檔次，嚴重製約Phantom 2000 的效能，這是法國飛機的致命傷。80 年代初法國也曾參與西歐 EFA 計劃，但因作戰要求和研製主導權問題退出，自行發展 ACX 戰鬥機——該機後來演變成“陣風”。這也是一種三代半戰鬥機，放棄了達索傳統的無尾三角翼佈局，改用近距耦合鴨式佈局，以期進一步提高機動效能。不過“陣風”的經歷和 EF2000 差不多，進度嚴重拖延。
2011 年 轟炸利比亞行動中的法國空軍“陣風”和“Phantom”2000D
瑞典則研製了 Saab-37 的後繼機 JAS-39，該機同樣採用歐洲流行的近耦鴨式佈局。其突出特點是廉價，多用途（只需更換軟體和在必要時加掛吊艙，即可執行不同任務）以及良好的可維護性。因此儘管該機各項效能在三代機中都不出眾，但仍然以其高效費比贏得不少使用者。
JAS-39 的最新型號：“鷹獅”NG
1991 年，美國空軍 ATF 選型競爭落下帷幕，設計較為傳統的 YF-22（選裝 YF119 發動機）中選——這標誌著第四代超音速戰鬥機的誕生。這種飛機按照所謂的“S4”概念設計，即超音速巡航、隱身、超機動性、可維護性。這一概念後來也成為第四代超音速戰鬥機的判斷標準。從效能上說，F-22 的確足以傲視群雄，但其高昂的價格也令美國空軍倍感吃力。在這種背景下，JSF 計劃出臺。該機最大特點是在設計過程中嚴格考慮價格因素，開創了軍機設計的先河。儘管 JSF 的效能和 F-22 這樣的標準第四代戰鬥機相比有一定差距，但它在設計中引入並完善的一些概念（如可操作性、可維護性、低成本等），卻足以改變未來飛機的設計方向——這也是 JSF 的真正先進之處。
F-22 已正式停產，最終數量 183 架
轟炸機方面，70 年代以後只剩下美蘇兩國在研製新一代的戰略轟炸機。
美國在下馬的 B-1A 基礎上進行了全面改進，強化隱身效能，加強結構，主要以低空高速方式突防，發展出 B-1B。1978 年啟動的先進技術轟炸機（ATB）計劃，最終發展成新一代隱形轟炸機 B-2，開創了轟炸機的一個新時代。同期的蘇聯圖-22M 轟炸機以作戰威力強大和準洲際航程一度成為美蘇限制戰略武器第二階段談判的焦點。而其“多用途轟炸機”計劃最終發展出圖-160，該機隱身效能不佳，仍強調高空高速突防，與同期美系轟炸機風格迥異。
進入 90 年代後，俄羅斯已無實力繼續研製新型戰略轟炸機。美國也沒有這方面的迫切需求，其空軍甚至計劃讓現役轟炸機群服役至 2030 年。如無意外，很長一段時間內我們都將見不到轟炸機家族的新面孔了。
圖-160
攻擊機的發展呈現明顯的螺旋上升趨勢。1966 年美國空軍啟動 A-X 計劃，研製專用攻擊機，即後來的 A-10（參與競爭的 YA-9 被淘汰）。蘇聯則針對性地推出了蘇-25。這兩種飛機的共同特點是：裝甲厚，火力強，強調低空效能而放棄了對高速性的要求（均為亞音速飛機），專用於近距空中支援。進入 80 年代，戰鬥轟炸機再度興起，由於技術的發展，這一代的戰鬥轟炸機真正實現了雙重用途——最典型的莫過於 F-15E，曾經強調“沒有一磅重量用於對地攻擊”的空優戰機改型。不過，這時的戰鬥轟炸機重點是縱深遮斷，而非近距支援。
隨著 F-117A 的出現，攻擊機進入了隱身時代——儘管該機被稱為“戰鬥轟炸機”，但由於氣動效能不佳，這種飛機實際上就是一種專用的縱深攻擊機。90 年代以來，防區外發射武器技術日漸成熟，從而大大強化了作戰飛機的對地攻擊能力，並提高了其戰場生存力。相比之下，厚重灌甲對生存力的影響卻明顯下降。以 A-10 為代表的一代攻擊機逐漸過時，美國空軍開始逐漸將其淘汰（當然，這類飛機仍在其它國家繼續服役），JSF 計劃已經明顯體現出這種趨勢。也許，在不久的將來，我們又將進入一個戰鬥轟炸機大發展的時代。
F-35 更應該被視為隱身攻擊機
說到這裡，終於也該告一段落了。這實在不是一個輕鬆的話題——那片冰冷的鐵翼上，不僅凝聚了人類文明的精華，也凝聚了太多的血色和滄桑。和平主義者也許希望軍用飛機永遠停止發展，但沒有永恆的和平一樣，只要人類還在這地球上，軍用航空就永遠不會停止發展。
30 年來的技術發展渦升力技術
60 年代末以來，渦升力技術逐漸成熟，進入實用階段。由此誕生了兩種先進的氣動設計——邊條翼和近距耦合鴨式佈局。其根本原理都是利用機翼上表面的穩定渦流誘導產生渦升力，併為上表面附面層補充能量，推遲機翼失速。渦升力技術的應用，大大提高了飛機的機動效能，併成為第三代超音速戰鬥機的典型特徵之一。其中，鴨翼可以兼作操縱面，在歐洲 80 年代戰鬥機設計中頗為流行。不過，近耦鴨式佈局有兩個固有缺點：配平能力不足，鴨翼偏轉時 RCS 增大。因此美國 ATF 在方案論證時最終放棄了鴨式佈局。
殲-20 打破了鴨式佈局不隱身的神話
隨控佈局
“隨控佈局”設計思想也是在這一時期發展起來的。這一思想實際是建立在業已成熟的自動增穩系統技術基礎上的。但與之不同的是，飛控系統的設計不再是飛機外形確定之後的才考慮的事，而是在研製過程中與氣動外形進行一體化設計。採用隨控佈局設計，不僅可以顯著改善飛機的穩定性和操縱性，還可以優化飛機外形、降低成本等。在 70 年代美國空軍 LWF 計劃中，通用動力公司率先將隨控佈局設計用於實踐，研製出一代名機 F-16。此後，所有高效能戰鬥機都採用了隨控佈局設計技術。
渦扇發動機和收擴噴管
發動機自 60 年代以來，開始進入渦扇時代。和以前的渦噴發動機相比，渦扇發動機主要區別是增加了一個前風扇（低壓壓氣機），從而獲得更高的增壓比，提高推力，降低耗油率。不過，在這期間，渦扇發動機也走過一段彎路。在為 F-15 研製 F100 發動機時，曾出現過只重效能和先進性而忽略其它方面的情況，結果導致早期 F100 可靠性極差，F-15 大批趴窩。此後，重視發動機可靠性成為發動機研製過程中不可動搖的原則。在發動機發展的同時，作為其重要組成部分之一——噴管，也在 60 年代末有了突破性進展。傳統的簡單收斂噴管適應性不佳，在某些情況下造成的推力損失嚴重到令人難以接受。而先進的收斂-擴散可調噴管則可以控制噴管的有效面積比，實現增推的目的。1967 年，在 F-14 戰鬥機上，這種噴管首次得到實際應用。不過，F-14 採用的是獨特的光圈式結構，其後的大多數戰鬥機都採用了鉸接魚鱗板結構。
F100 的鉸接式收斂-擴散可調噴管
推力向量技術
進入 90 年代，新一代推力向量技術開始投入實用。早在 50 年代，霍克公司研究P.1127（即“鷂”的前身）垂直期間戰鬥機時就開始應用推力向量技術。但當時的推力向量設計嚴重影響飛行效能，因此始終未在主流戰鬥機上得以應用。而新一代的推力向量噴管，則可以完全與飛機後機身融合，並不影響飛機效能，雖然付出了一些重量代價，但在操縱性方面獲得的好處卻是難以衡量的——特別是在超大迎角範圍內，氣動舵面都已失效的情況下，推力向量控制更顯出其價值。如蘇-37 的“弗羅洛夫法輪機動”，正是藉助向量推力的幫助完成的。
先進顯示系統
戰術資訊的增多，使得平顯早已不敷使用。於是，80 年代誕生了下視多功能顯示器，取代了原來的儀表盤。多功能顯示器可以集中並根據需要分別顯示飛行速度向量、飛行姿態角資訊、機上功能系統、武器系統、導航資料等多種資訊，而不是象傳統儀表一樣將所有資訊全部顯示在飛行員面前，由飛行員去選擇並處理，從而增強了飛行員對資訊的管理能力，提高了其作戰效率。80 年代服役的蘇-27、米格-29 裝備了頭盔瞄準具，可以顯示有限的武器和飛行資訊，算是平顯和多功能顯示器的補充。美國也進行了相關研究，但未投入實用。到了 90 年代，頭盔瞄準具的功能進一步擴充套件，可以顯示多種戰術、導航、飛控資訊，從而取代了平顯，成為“頭盔顯示器”——在 JSF 的獲勝型 F-35上，“頭顯”已經成為正式裝備。
F-35 飛行員的頭盔瞄準具
隱身技術
隱身技術的出現和發展，是這一時代的又一個重要特徵。實際上，現代隱身技術的真正源頭是在蘇聯。1962年，一位蘇聯物理學家發表了一篇關於衍射的論文，正是在這篇論文的基礎上，美國在 70 年代開始啟動飛機隱身多面體的研製工作。受限於當時計算機的能力，洛克希德只能對一系列三角形表面組成的二維外形的雷達反射截面積（RCS）進行計算——其成果就是“海弗藍”驗證機，該機最終發展成第一代隱身攻擊機 F-117。其特點是強調隱身，氣動效能嚴重惡化。之後，計算機能力的增強使得設計人員可以計算曲率連續變化外形的 RCS，在此基礎上誕生了第二代隱身飛機 B-2 戰略轟炸機。該機仍突出隱身效能，但飛行效能明顯改善。其最大問題是隱身效能維護不易，連續作戰能力受影響。F-22 則是第三代隱身飛機，強調隱身效能與機動效能相結合，並大幅降低了隱身維護的成本和難度。F-35 則進一步改善可維護性，成為一種真正的“可用得起”的隱身飛機。時至今日，隱身已成為現代戰鬥機的重要特徵之一。即使不能實現全隱身，至少也要降低 RCS。