При разработке в 1954 году ракеты большой дальности комплекса перехвата К-15 ОКБ-301 С.А. Лавочкина предусматривались два ее варианта: «тип 275» с наведением по лучу и «тип 277» с самонаведением. Требованиями ВВС предусматривался перехват одиночного бомбардировщика противника в автоматическом или полуавтоматическом режиме с выведением в район атаки по данным наземной станции наведения «Воздух-1» и бортовой аппаратуры «Лазурь». К-15 позволял перехватывать цели на высотах до 19,5 км при скоростях до 1200 км/ч в задней и передней полусферах на удалении 9 - 20 км. Эскизный проект модифицированной ракеты «275А» был завершен в январе 1956 г. Конструкция их имела интересную особенность - узлы подвески находились непосредственно на законцовках оперения ракеты. 800-кг ракета оснащалась мощным жидкостным реактивным двигателем, 140-кг осколочной или кумулятивной БЧ и управлялась элеронами и рулями с пневматическими рулевыми машинками. Часть собранных в опытном порядке ракет переделали в вариант «278» с твердотопливным двигателем, проектировались также самонаводящиеся «280» и «279» с ядерной БЧ. Пару К-15 должен был нести последний пилотируемый истребитель С.А. Лавочкина Ла-250, но свертывание работ по нему в пользу ЗРК и более успешных туполевских и микояновских перехватчиков не позволило даже провести испытания этих ракет. Московский завод № 1 успел выпустить 99 ракет «275А2 и «278», частью в некомплектном состоянии.
К-80 (Р-4)
Постановлением ЦК и Совмина № 608-293 от 4 июня 1958 года создавался комплекс дальнего перехвата с ракетами К-80 ОКБ-4 MP. Бисновата. Всеракурсность комплекса первоначально предполагалось обеспечить использованием ракет двух типов: с РГСН для атак из передней полусферы и с ТГСН для атак из задней полусферы, а также при воздействии радиопомех. Требования по дальности, вдвое превышавшей характеристики уже имевшихся типов, и высотности однозначно предполагали создание мощных и тяжелых ракет.
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.
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).