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  在1940年代末波音就著手研究噴射飛機的可行性,然而當時沒有一家航空公司對成本高昂的噴射客機有信心。於是波音總裁比爾·阿倫著手研究把KC-97加油機進化為噴射加油機的可行性,以解決KC-97低速度和飛行高度的限制。後來他想到做一個軍民合兩用的設計,先把飛機賣給空軍,取得資金後把裝置轉移在客機的製造上,以減少生產成本和風險。然而阿倫的建議受到反對,原因是波音從來沒有成功地銷售民航客機,市場一直被道格拉斯公司壟斷。即使如此,他還是決定製造原型機。不久,在1952年全球首架噴射客機哈維蘭彗星型投入服務後,全球掀起噴射機熱潮。  1954年5月波音367-80原型機出廠,為增加出場效果,波音把飛機塗成黃棕相間,並獲得註冊號N70700。6月美國空軍正公開招標,尋求加油機的設計提案,道格拉斯公司和洛克希德公司亦都有參與競標,而波音367-80則是波音的王牌,且已大致完成。最終空軍決定採用波音的加油機提案,命名為KC-135。波音公司希望以新的飛機名稱來區別以往的不同,鑑於400-、500-和600-已用在導彈上,於是決定接下來的噴射機採用700-名稱系列,而機身上的編號也決定了之後量產型號的誕生。  1955年道格拉斯公司決定研發DC-8,進軍噴射客機市場。DC-8的機身比波音寬3英寸,航程亦比波音707遠,能執行橫大西洋航線,因此聯合航空最先宣佈購買DC-8而拋棄波音707。當時美國航空總裁建議波音把機艙寬度擴充套件至與DC-8一樣,就會購買波音的飛機。波音公司一口答應把機艙寬度擴大4英寸,比DC-8還要多出1英寸。於是美國航空決定購買30架波音707。  波音367-80原型機在經過1,691次飛行共2,350小時後,於1969年被貯存。1972年5月26日,波音把飛機捐贈給美國航空航天博物館,直至1990年被波音收回。波音367-80最後一次飛行是在2003年8月27日,飛往華盛頓杜勒斯國際機場。目前在史密森尼學會國家航空和太空博物館的史蒂文·烏德沃爾哈齊中心作出展示。
波音367-80(或稱Dash 80)是由美國波音公司所生產的噴射客機原型機,在此基礎上發展出波音707和KC-135,只生產了一架。