Разве может быть так, что 2 авиакомпании разные, а рейс и самолёт один и тот же?

И даже три или четыре авиакомпании вместе бывает.

Канешна! Компания, которая осуществляет маркетинг, вовсе не всегда является и оператором рейса . Код- шеринг это называецца .

Бывает. А бывает и так, что две компании не хотят гнать два самолета с половинной загрузкой и летит один полный. Я так летел в Вену на их самолете, ( он возвращался домой неполный), а наша S7 тоже должна была туда же лететь и тоже мало пассажиров. Так наши отдали своих пассажиров и наш самолет был полный.

Легко...

Код-шеринговые рейсы это называется.
Когда несколько авиакомпаний объединяются в альянс, продают билеты от разных авиакомпаний-партнеров, а рейс выполняет одна из них.

Легко. Это называется код-шер.
Бывает и по три-четыре авиакомпании.

Да, бывают совмещённые рейсы.

Вроде бы и да. Но не совсем.

Вот, в прошлом году: рейс выполняется совместно Бритиш эйрлайнс и эйрБолтик.
Билет забронировал у бритишей, у них было дешевле. Но самолёт реально летел Болтик.

Действовали все правила именно Болтика. Там, у них есть кое-какая разница насчёт багажа и ручной клади.
Региться нужно было на сайте Болтика. С бронированием Бритиша этого нельзя было сделать, пришлось звонить в Болтик и получать от них новый номер бронирования.

В последнее время - очень часто, причём, географически авиакомпания может не иметь никакого отношения к географии рейса. Я не силён в терминологии на эту тему и не знаю, чем это вызвано с точки зрения маркетинга, но чтобы Qatar airways выполняла рейс "Москва-Мурманск", совместно с S7 airlines - обычное дело. Я это только года 3 назад стал замечать, а раньше не было, или было, но не так часто

Может. Это одна авиакомпания продаёт билеты под брендом второй, выкупила часть у них мест. Кто покупает одной авиакомпании билеты, кто другой, но летят все одним самолетом. Обычно на сайте авиакомпании пишет что рейс будет выполняться другой авиакомпанией. Это не есть сюрпризом