К началу Первой мировой войны в армиях всех воюющих стран были созданы воинские подразделения, имевшие на вооружении ПА конструкции Парзеваля, позднее и типа «Како» (6), а также дирижабли. Для обшей и артиллерийский разведки использовались А. наблюдения, для защиты от налёта бомбардировочной авиации городов и портов — А. заграждения. К концу войны в армиях и флотах Франции, Германии, Великобритании, Италии и США применяли по 200—300 А. наблюдения, поднимавшихся на высоту 600—1000 м. По несколько сотен А. заграждения, поднимавшихся на стальных тросах на высоту 2—4 км, имелось во Франции, Великобритании, Германии и Италии. В России А. наблюдения использовались для фронтовой разведки. К концу 1917 на всех фронтах было 87 воздухоплавательных отрядов, на вооружении которых состояло около 200 А. наблюдения. В Петрограде действовала офицерская воздухоплавательная школа.
В первые дни установления советской власти, в ноябре 1917, для руководства Воздушным флотом было создано Бюро комиссаров авиации и воздухоплавания. В начале 1918 состоялся 1?й Всероссийский воздухоплавательный съезд, который наметил программу развития отечественного воздухоплавания. В первом советском научном авиационном учреждении «Летучая лаборатория» (Москва), руководимом профессор Н. Е. Жуковским, в мае 1918 был создан аэростатный отдел. 10 августа 1918 при Реввоенсовете Республики создаётся Полевое управление авиации и воздухоплавания действующей армии (Авиадарм). В годы Гражданской войны наряду с авиацией широко использовались воздухоплавательные части. Было проведено около 7 тысяч боевых подъёмов А. с пребыванием в воздухе около 10 тысяч ч. А. использовались речными флотилиями на Волге, Каме и Днепре.
В 1920—1930?е гг. велись работы по улучшению А. наблюдения и А. заграждения, проходили национальные и международные соревнования спортивных СА (7). В Великобритании, США, Франции и СССР осуществлялись исследования по аэродинамике и прочности А. Применение А. заграждения как составной части противовоздушной обороны отрабатывалось совместно с авиацией, зенитной артиллерией, прожекторными, а позднее и с локаторными установками. Работы по усовершенствованию А. заграждения проводились во Франции, Великобритании, Германии. В Великобритании были разработаны А. заграждения, способные поднимать стальные тросы диаметр 5—8 мм на высоту 1—4 км при скорости ветра до 25 м/с. Привязной трос имел систему вооружения (соответствующим образом подвешенные на нём боевые заряды), способствующую разрушению налетевшего на него самолёта. Для повышения манёвренности А. наблюдения в Италии, Германии, Великобритании и США были разработаны моторизованные аэростаты, а во Франции — геликостат системы Эмишена, имевший винты вертикальной и горизонтальной тяги, что придавало ему качества А. и вертолёта. Для изучения стратосферы с 1931 в Бельгии, Польше, Франции и США строились стратостаты для подъёма экипажа в герметичной кабине (8). В СССР и во многие странах мира с 1931 стали применять радиозонд, разработанный П. А. Молчановым, что позволило уже к 40?м гг. регулярно изучать атмосферу на высоте до 30 км. 30 сентября 1933 на стратостате «СССР-1» (9) воздухоплаватели Г. А. Прокофьев, К. Д. Годунов и Э. К. Бирнбаум совершили подъём на высоту около 19 км. 3 сентября 1935 на СА объёмом 2200 м3 пилотами И. И. Зыковым и А. М. Тропиным был совершён рекордный полёт продолжительностью 91 ч 15 мин из Москвы в Актюбинскую область. В 1935—1939 разрабатывался и испытывался стратостат-парашют конструкции Т. М. Кулинченко. К 1940 было совершено более 1000 учебных, тренировочных и научных полётов на А. объёмом от 150 до 2200 м3. Регулярно совершались полёты на высоте до 10 тысяч м на субстратостатах, экипаж которых находился в открытых гондолах, применяя на высоте более 4 км кислородные маски. СА использовались для подъёма планеров и высотных прыжков парашютистов. В марте 1941 на СА воздухоплаватели С. С. Гайгеров и Б. А. Невернов совершили рекордный полёт из Москвы в Новосибирскую область, пролетев за 69 ч 20 мин 2767 км. К началу 1941 советские воздухоплаватели завоевали 17 международных рекордов из 24 в сетке Международной авиационной федерации. Во время Второй мировой войны применялись А. всех видов. А. заграждения использовались для защиты городов, портов, караванов судов и прикрытия десантных операций, они заставляли самолёты противника либо обходить защищаемую зону, либо подниматься выше А., что снижало точность бомбометания. В Великобритании применялись А. заграждения двух типов: MK-VI объёмом 76 м3 для защиты флота и MK-VII объёмом 540 м3 для защиты городов и наземных объектов. Многие английские А. заграждения имели вооружение. В июле 1944 в районе Лондона поднималось около 2 тысяч А., из которых 1600 имели подвесные снаряды.
Немецкие А. заграждения объёмом от 70 до 200 м3 поднимались на высоту до 1500 м. А. наблюдения успешно использовались в Германии до конца Второй мировой войны (имели объём 1 тысяч м3).
В Японии в 1937—1939 применялись А. наблюдения и моторизов. А. С 1939 Япония разрабатывала автоматические А. (АА) для заброса на территорию противника авиабомб. В 1944 серийно строились АА объёмом 540 м с оболочками из специальной бумаги для полётов на высоте до 11 км в течение 50—70 ч, имевшие боевую нагрузку 50 кг (10). А. имел автоматическое устройство, регулирующее высоту полёта (днём 11,5 км, ночью 6—9 км). Используя струйные течения в атмосфере на высоте 9—11 км, АА, запускавшиеся в Японии, могли долетать до центральных районов США и Канады, поджигая посевы и леса и производя разрушения. Было изготовлено около 10 тысяч АА, запуск которых начался 3 ноября 1944. К маю 1945 было запущено около 9 тысяч АА. Долетело не менее 1000. После появления над территорией США первых японских АА более 500 самолётов участвовало в операциях по их обнаружению и уничтожению, проводившихся с 1 декабря 1944 по 1 сентября 1945. Сбито авиацией было только 2 АА.
В СССР были созданы различные А. наблюдения и всепогодные А. заграждения (конструкции Годунова и Центрального аэрогидродинамического института): БАЗ-136 объёмом 490 м3 (11), КАЗ объёмом 675 м3 и другие, способные поднимать стальные тросы (тросы имели вооружение) диаметром 5—8 мм на высоту до 1 км, а в ряде случаев до 4800 м, находясь в воздухе при скорости ветра до 25 м/с. А. заграждения применялись для защиты Москвы, Ленинграда, Горького, Саратова, Ярославля, Сталинграда и Севастополя, на Тихоокеанском флоте и в других местах. В Москве в конце войны поднималось до 445 А., в Ленинграде — до 360. Советские А. наблюдения (12) успешно применялись для артиллерийской разведки и корректирования огня артиллерии на Ленинградском, Волховском, Карельском, Прибалтийском фронтах, во время боёв под Москвой, в Карпатах и в завершающих боях в Берлинском сражении. В 1943 было осуществлено 5 тысяч боевых подъёмов, в 1944 — 7 тысяч За 1943—1944 А. наблюдения провели в воздухе свыше 13 тысяч ч. ПА применялись в СССР и для подготовки парашютистов. После Второй мировой войны воздухоплавание интенсивно развивалось в СССР, США, Великобритании, Франции, Японии и других странах. Успехи в улучшении конструкции, лётно-технических характеристик стали возможны благодаря созданию полимерных плёночных материалов для изготовления оболочек, достижениям радиоэлектроники, позволившим автоматизировать управление А.
С началом 50?х гг. в США стали применять АА, полёт которых происходит в стратосфере. АА могут летать на высоте от 6 до 50 км в заданном диапазоне высот, совершая длительные и кратковременные полёты. АА используются для изучения воздушных течений, метеозондирования, физических исследований, разведки, дальней радиосвязи и других целей. Проводятся запуски как одиночных АА, так и массовые запуски с использованием механизированных видов старта. Длительность полета АА может изменяться от нескольких часов до несколько лет. На высоте 45—52 км эти А. могут летать с аппаратурой массой в несколько десятков кг, на высоте до 30 км — с полезным грузом массой в сотни кг, а на высоте 20—25 км — с грузом массой 5—6 т и более.
С 1951 во Франции проводятся астрономические исследования на высотных СА. Вначале исследования проводились на СА с экипажем в герметичной гондоле, которая крепилась к оболочке из прорезиненной материи или к гирлянде из резиновых оболочек (полёты астронома О. Дольфюса), а в дальнейшем с использованием АА с плёночными оболочками, поднимавшихся на высоту 32 км. 19—20 августа 1957 на стратостате «Манхай II» с плёночной оболочкой объёмом 84,95 тысячи м3 американский пилот Сименс в герметичной кабине совершил полёт на высоте 30933 м продолжительностью 33 ч 10 мин. 4 мая 1961 американские пилоты М. Росс и В. Пратер поднялись на стратостате с оболочкой объёмом 283,17 тысяч м3 на высоту 34668 м. Воздухоплаватели находились в гермокостюмах в открытой гондоле.
В США астрономические исследования на АА (так называем баллонная астрономия) проводятся с 1960. В марте 1963 на АА с оболочкой объёмом 148,666 тысяч м3 на высоте 24,5 км была поднята астрономическая станция массой 4,5 т. При этом общая масса поднимаемого груза была 6,9 т. 27 октября 1972 на АА с оболочкой объёмом около 1,4 миллиона м3 на высоту 52 км была поднята аппаратура массой 113 кг. С 1962 проводились большие международные программы по изучению атмосферы и физических явлений путем массовых запусков АА и применения высотных грузоподъёмных АА для астрономических исследований и других целей. Исследования атмосферы, космических излучений с использованием АА проводились научными организациями США, Великобритании, Франции, ФРГ, Японии и других стран. В ряде стран созданы специальные воздухоплавательные полигоны (Австралия, Новая Зеландия, Индия, Египет, Турция, Норвегия и другие). Только в США с 1950 по 1970 было запущено 20 тысяч высотных АА.
В 50?е гг. в США и Западной Европе возобновились спортивные полёты на СА, наполняемых водородом, а с 60?х гг. — наполняемых тёплым воздухом. Спортивные полёты на дальние расстояния с экипажем проводились на А. с плёночными оболочками с использованием техники, разработанной при создании АА. В 1978 на пилотируемом СА «Дабл игл-2» с упрочнённой пленочной оболочкой американские воздухоплаватели М. Андерсон, Б. Абруццо и Л. Ньюмен пересекли Атлантический океан, установив при этом рекорд продолжительности полёта (137 ч 5 мин 50 с), а в 1984 американец Д. Киттингер пересек Атлантический океан в одиночку. В ноябре 1981 четверо воздухоплавателей из США и Японии на СА «Дабл игл-5» совершили перелёт через Тихий океан, пролетев 8328,54 тысяч км за 3,5 дня. Наряду с АА во многих странах применяются радиозонды, передающие показания аппаратуры, замеряющей температуру, давление и влажность воздуха (потолки их достигают 45—48 км).
В СССР после Великой Отечественной войны разрабатывались и применялись СА различных конструкций для проведения научных исследований. С помощью СА изучались структура атмосферы, запылённость, турбулентность, облачность, космические излучения и т. п. Исследования проводились на СА, поднимавшихся на высоту до 30 км. Для систематических исследований атмосферной турбулентности применялись плёночные автоматические А.-парашюты объёмом 3,4 тысяч м3, поднимавшиеся на высоту 23 км (13). Затем газ выпускался, а оболочка, принимавшая форму парашюта, опускала аппаратуру, допуская многократное использование А. Для пиковых (кратковременных) полётов на высоте 25—28 км применялись А.-парашюты объёмом 20 тысяч м3, изготовленные из графитизированной шёлковой материи, что исключало воспламенение водорода от электрических разрядов. Для подъёма грузов массой до 150 кг на высоту до 30 км использовались АА гирляндной системы с резиновыми оболочками. Для проведения исследований на высоте до 30 км применялись и АА с плёночными оболочками различных объёмов. Наряду с запуском АА в СССР выполнялись полёты СА с экипажем на высоте до 4 км. 25—28 октября 1950 на субстратостате «СССР ВР-79» (14) воздухоплаватели С. А. Зиновеев, С. С. Гайгеров и М. Н. Кирпичев совершили рекордный полёт длительностью 84 ч 24 мин, пролетев более 4000 км. 1 ноября 1962 на стратостате «Волга» с плёночной оболочкой объёмом 72,9 тысячи м3 (15) пилоты П. И. Долгов и Е. Н. Андреев в герметичной гондоле поднялись на высоту около 25,5 км. С 60?х гг. в СССР проводились полёты АА с плёночной оболочкой объёмом 107 тысяч м3, поднимающего астрономическую станцию массой 6 т на высоту 20 км (16).
К началу 1981 в США было построено около 2500 спортивных тепловых СА (17), в других странах — около 500. С 1968 в США и Франции осуществляются разработки ПА для подъёма ретрансляторов, исследовательской и разведывательной аппаратуры. В США проводятся опытные работы по использованию ПА для крановых работ и транспортировки древесины в горных районах. В 1972 в США были разработаны ПА типа «Фамили-II» объёмом от 5,7 до 11,3 тысяч м3 для различных военных и коммерческих целей (обеспечение радиорелейной и телефонной связи, радарного обзора и т. п.). Наибольшая высота подъёма этих ПА достигала 5500 м. Одновременно с ПА типа «Фамили-II» для ретрансляции разрабатывались ПА типа «TKOM» объёмом от 1.4 до 17 тысяч м3. Наиболее распространёнными из ПА типа «TKOM» являются ПА «Марк-VI» объёмом 2,8 тысяч м3 и «Марк-VII» объёмом 7 тысяч м3. ПА «Марк-VII» поднимает на высоту 3 км груз массой до 2000 кг при скорости ветра на высоте подъёма до 39 м/с. При флюгерном закреплении у земли ПА «Марк-VII» рассчитан на скорость ветра 46 м/с. Подъём ПА типа «TKOM» может проводиться на тросах из стальной проволоки и синтетических волокон (18).
В США, Великобритании, Франции, Японии и другие странах проводятся программы по исследованию атмосферы с использованием АА, создаются более совершенные системы АА и ПА и изучаются возможности их применения для решения ряда транспортных и военных задач.