На вооружении авиации ПВО он был принят ПСМ № 362-132 весной 1965 года под наименованием Ту-128С-4 с РАС РП-С «Смерч» и УР Р-4. Вначале он нес под крылом две ракеты Р-4Р и Р-4Т, но уже в ходе испытаний их количество было увеличено до четырех. Р-4 внушали уважение даже внешним видом - пятиметровая ракета весила почти полтонны и надолго стала самой тяжелой в своем классе.
Большой вес Р-4 (изделие 36) был ценой установки мощного двигателя и сложной «начинки», обеспечивших ракете достижение значительных, по тем временам, характеристик - дальность пуска Р-4Р достигала 25 км. Ракеты могли поражать цели на высотах до 21 км с превышением над истребителем до 8 км. Сами ракеты обладали значительными маневренными характеристиками: боковая перегрузка в полете могла достигать 21д, что позволяло «разгрузить» от сложного маневра при перехвате сам самолет и экипаж, перенеся его на ракеты. Всеракурсный характер перехвата потребовал согласования частот наведения ракет и управления взрывателем с условиями сближения с целью, проходившего на скоростях от 200 до 1600 м/с. Для этого служила автоматическая система проверки и связи с ракетами, вводившая данные в момент пуска.
Ракеты Р-4Р (наружная точка подвески) и P-4T (внутренняя точка)
Ту- 128 с макетами ракет Р-4
Для подвески Р-4 служили АПУ-128, оснащенные характерными штангами-ограничителями крена ракет, препятствовавшими их «завалу» при старте и удару о пилон. Мощная осколочно-фугасная БЧ, содержавшая 29 кг взрывчатки, при подрыве поражала цель плотным градом из 2400 осколков массой по 6 г. Ракета имела нормальную аэродинамическую схему с развитым треугольным крылом, рули управлялись пневмоприводами от многочисленных баллонов со сжатым воздухом. В зависимости от исполнения К-80 комплектовались радиолокационной ПАРГ-10ВВ, обеспечивавшей моноимпульсную пеленгацию и всеракурсное наведение, или тепловой ГСН Т-80НМ «Рубеж». БЧ несла радиовзрыватель РВ-80 или оптический взрыватель НОВ-80Н (на тепловых ракетах).
Удар вероятного противника ожидался по кратчайшему расстоянию через полюс, и отразить его должны были развернутые на Севере полки перехватчиков с ракетами Р-4 вместе с самолетами дальнего радиолокационного обнаружения Ту-126. Тактика перехвата включала наведение с наземных пунктов с помощью автоматики «Воздух-1М» с передачей данных экипажу по радиотелемеханической линии, вывод самолета на рубеж захвата бортовым радиолокационным прицелом «Смерч», его предварительную ориентацию и автоматическое включение накала радиоэлектронных ламп ракет, после чего экипаж выполнял атаку. Комплекс мог вести поиск целей и перехват и самостоятельно, в автономном режиме. Для атаки высотных целей был отработан маневр «горка» при пуске, экономивший время (отсутствовал этап набора высоты) и расширявший угол захвата РАС, имевшей собственный наклон антенны 70°, а за счет тангажа способной подсвечивать цели и на углах до 100° - над самолетом и, отчасти, в задней полусфере.
С переходом противника на маловысотную тактику прорыва ПВО комплекс модернизировали, снизив пределы пуска по высоте с 8 - 10 км до 0,5 - 1,5 км с подсветкой целей у земли. Одновременно повысили помехозащищенность «радийных» ракет, получивших ГСН типа ПАРГ-15ВВ (тепловые оснащались головками Т-80НМД) и новый оптический взрыватель «Сокол». Масса ракет подросла на 20 кг, перевалив за полтонны. Доработанный комплекс получил обозначение Ту-128С-4М с РАС РП-СМ «Смерч-М» и модернизированными УР Р-4РМ и Р-4ТМ, позволявшими поражать маловысотные цели в передней полусфере на дальности до 25 км и в задней - до 12 км.
Перехватчики Су-15 и Як-28П несли ракеты К-98 (изделие 56) - исключительный случай унификации вооружения в авиации ПВО. К-98 в вариантах Р-98Р и Р-98Т являлись развитием ракеты Р-8 с повышенной энерговооруженностью, надежностью и помехозащищенностью - оснащение самолетов противника системами РЭБ сделало это требование первоочередным. Согласно заданию, комплекс создавался ОКБ-4 «для модернизации Су-11-8М» и должен был обеспечить возможности перехвата в большом диапазоне скоростей и высот, в том числе малых, а также в передней полусфере.
Первоначально ракеты именовались К-8М-2, на вооружение они были приняты Постановлением № 365-131 от 30 апреля 1965 года в комплексе перехвата Су-15-98 под наименованием Р-98 (комплекс на базе Як-28П, не полностью удовлетворявший военных, так и не дождался официального принятия на вооружение, хотя и поступил в эксплуатацию). Всеракурсное и маловысотное наведение обеспечивали новые радиолокационные головки ПАРГ-14ВВ, позволившие довести нижнюю границу атаки до 0,5 - 0,7 км. Энергообеспечение по-прежнему осуществлялось воздушными баллонами и аккумуляторной батареей, управление по курсу и тангажу - рулями от пневмоприводов, стабилизация по крену - элеронами. Для подвески ракет служило пусковое устройство ПУ-1-8. РГСН этих ракет была сопряжена с установленной на перехватчиках РАС РП-15 «Орел-Д» и РП-15М «Орел-Д58М» с улучшенной помехозащищенностью. Комплекс мог взаимодействовать с системой «Воздух-1М» и обеспечивал перехват целей, летящих со скоростями от 500 до 3000 км/ч на высотах от 50 до 23000 м с превышением 3 - 5 км, в передней полусфере на дальностях от 3 до 18 км и в задней - от 2 до 14 км - днем и ночью при любой погоде, что вызвало появление излюбленного журналистами названия «всепогодный истребитель-перехватчик».
Справедливость такого определения Су-15 полностью подтвердил - именно ракетами Р-98 в сложных метеоусловиях и ночью были сбиты южнокорейские «Боинги» в 1978 и 1983 гг. Первый из них ракета поразила в облаках над Кольским полуостровом и поврежденный самолет смог произвести вынужденную посадку (причем в горячке атаки пилот Су-15, видевший «Боинг-707» только на экране РАС, выпустил и оставшуюся ракету по «отделившейся второй цели» - отломившейся консоли крыла нарушителя). По второму - «Боингу-747» - обе ракеты, тепловая и «радий-ная», были выпущены с расстояния 11 км ночью, поразили фюзеляж и один из двигателей, и самолет с 289 пассажирами рухнул в воду у побережья Сахалина.
Су-11 с ракетой Р-98М
Су-15 с ракетами Р-98М
«Всепогодный истребитель-перехватчик» Су-15ТМ с ракетами Р-98М
В ходе совершенствования комплекса вооружения Су-15 он был оснащен новой РАС «Тайфун-М» (РП-26) и ракетами К-98М с увеличенной дальностью и защищенностью от помех. Диапазон перехвата по высоте полета целей расширился до 24 ООО м, по скорости - до 2500 км/ч, вдвое возросла дальность пуска Р-98МР. Комплекс Су-15-98М приняли на вооружение постановлением № 72-26 от 21 января 1975 года. На Су-15 ракеты подвешивались на ПУ-1-8, на Су-15ТМ - на унифицированных ПУ-2-8, позволявших использовать также НАР и бомбы.
Тяжелая УР Р-40 (изделие 46) в исполнениях с пассивной тепловой и полуактивной РГСН, созданная для МиГ-25П, (комплекс МиГ-25-40, принятый на вооружение 12 февраля 1971 года), выглядела еще более впечатляюще. Корпус ее был выполнен из стали, а крыло из титана - аэродинамический нагрев на больших сверхзвуковых скоростях перехвата вынудил конструкторов отказаться от применения обычных конструкционных материалов. Помимо этого, корпус защищался слоем наружной теплоизоляции, а обтекатели ГСН выполнялись из жаростойкого ситалла на основе кремния и оптокерамики.
Самолетная РАС РП-СА «Смерч-А» (РП-25) обеспечивала обнаружение целей с больших расстояний, всеракурсный захват РГСН типа ПАРГ-12 мог быть осуществлен с дальностей до 30 км. Как и у остальных ракет второго поколения, самонаведение начиналось захватом цели ГСН на подвеске под носителем. За рубежом, после недолгих опытов, ракеты с ТГСН стали оружием ближнего боя (хотя его рубеж с совершенствованием оборудования и достиг 10 - 15 км), для атак с больших расстояний предназначались только ракеты с РГСН. Для поддержания нормальной температуры на подвеске аппаратура охлаждалась жидким фреоном из баллона, размещенного в АПУ. При разработке Р-40 предполагался комбинированный способ наведения - командный вывод на рубеж захвата с последующим самонаведением, но от него отказались из-за высокой чувствительности к помехам. Для контроля за полетом Р-40 и фотографирования, позволяющего оценить ход атаки, служил трассер в хвосте.
Высокие требования привели к появлению на борту ракеты сложного оборудования: автопилота, антенн и блоков управления, трех мощных ПАД для питания рулевых приводов и электрогенераторов аппаратуры. Необходимость сохранения балансировки в довольно длительном полете обусловила центральное расположение двигателя и привела к необходимости вывода сопел двигателя по бокам корпуса, подобно ранним «ракетным снарядам» (выработка топлива в продолжительном полете при этом мало сказывалась на центровке ракеты). Сам двигатель П1Д-134 имел твердотопливную шашку массой 118 кг. Мощный двигатель и развитое крыло обеспечивали Р-40 возможность поражения высотных и скоростных целей, летящих с большим превышением. Плотная компоновка Р-40 заставила разместить боевую часть весом 38 кг в хвостовом отсеке за двигателем. Для повышения надежности подрыв БЧ производился комбинированным радиооптическим взрывателем (КРОВ) «Аист-М». Большая дальность, сложность и насыщенность системами обусловили значительный вес ракеты - 470 кг.
