Одним из радикальных путей совершенствования многоразовых транспортных систем является включение в ее состав маршевой двигательной установки, использующей кислород окружающей атмосферы как компонент топлива. Известно, что маршевой жидкостной ракетной установкой расходуется около 80 % топлива до высоты полета порядка 60 км. Применение на этом участке маршевых воздушно-реактивных двигателей позволило бы уменьшить наполовину заправляемый запас топлива и снизить стартовую массу ракеты-носителя.
Использование кислорода воздуха в маршевой двигательной установке существенно упрощает проблему создания аэрокосмических аппаратов с горизонтальным стартом и горизонтальной посадкой.
Американскими специалистами считается, что воздушно-реактивные двигатели в принципе обладают большими надежностью и ресурсом, чем жидкостные ракетные двигатели. Это объясняется тем, что рабочее давление в камере сгорания воздушного двигателя и, следовательно, рабочее давление за насосами более, чем на порядок, ниже соответствующих значений жидкостных ракетных двигателей. Поэтому удельная мощность агрегатов гораздо выше у жидкостных двигателей, чем у воздушных. Ресурс современных воздушно-реактивных двигателей составляет тысячи часов, тогда как достигнутый ресурс лучшего зарубежного жидкостного ракетного двигателя ССМИ (SSME) не превышает пока 2 ч. По техническому заданию ресурс должен стать не менее 7,5 ч.
Аэрокосмические летательные аппараты с воздушно-реактивными маршевыми двигательными установками для достижения орбитальной скорости должны длительное время разгоняться в плотных слоях атмосферы.
Сложные взаимозависимости параметров траектории выведения, характеристик двигателей и летательного аппарата в целом делают поиск оптимальных соотношений весьма трудоемким. Улучшение какого-либо одного из параметров связано непременно с ухудшением другого. Так, например, увеличение тяги двигателя относительно к его массе влечет за собой уменьшение удельного импульса тяги. Эффективность маршевых воздушно-реактивных двигателей улучшается с увеличением скоростного напора, однако связанное с этим упрочнение конструкции летательного аппарата может привести к уменьшению массы выносимого на орбиту полезного груза.
Но следует отметить, что в летательных аппаратах с маршевыми ракетными двигателями около 80 % запаса топлива расходуется на начальном участке полета, до высоты 60 км и скорости 2,3 км/с, то есть там, где было бы целесообразным применение воздушных двигателей с использованием кислорода из окружающей атмосферы. В этом плане значительный эффект может дать двигатель, который, используя особенности участка взлета аэрокосмического самолета, работает в многорежимных условиях.
Интерес к многорежимным двигателям велик. Работы по комбинированным маршевым двигателям для аэрокосмических самолетов велись в Англии для летательного аппарата "Хотол", в Германии - для "Зенгера", во Франции и Японии.
В Англии фирма "Ролс-Ройс" на собственные средства разрабатывала двигатель для "ХОТОЛа", который имел способ получения жидкого кислорода из атмосферного воздуха и создание его запаса на борту аэрокосмического самолета на участке выведения до высоты около 25 км для последующего сжигания его в двигателе.
Первые проработки по использованию сжиженного воздуха в камере сгорания комбинированного двигателя были выполнены в Соединенных Штатах в конце 60-х годов - проект "Синерджет".
Во Франции работа по двигателям аэрокосмичсеких летательных аппаратов проводилась фирмами "Снекма" и "СЭГР" с участием Национального управления аэрокосмических исследований в рамках трехлетнего, 1986-1988 гг., заказа Национального центра космических исследований КНЕС (CNES).
По контракту Европейского космического агентства ЕСА (ESA) итальянские фирмы "Фиат-Авиационе" и "СНИА-БПД" проводили исследования возможных схем летательных аппаратов. Параллельно подобные проработки вели германские фирмы МББ (МВВ) и МТУ (MTU).