Negli anni ’50 il territorio degli Urali era quasi privo di difese contro i bombardieri americani. In caso di attacco nucleare questi avrebbero seguito la via più breve, da nord. Nel 1959 venne presa la decisione di costruire un caccia a grande raggio d’azione che potesse operare autonomamente ed  impiegare i rari aeroporti disponibili. Doveva intercettare bersagli tra 5 e 23 km di altezza volanti a 1800-2200 km/h da 60 km di distanza. Allo scopo venne realizzato il Tu-128 (Fiddler). Assieme a questo venne sviluppato il radar RP-S Smerch e un nuovo missile con un raggio d’azione doppio rispetto a quelli contemporanei.

La Bisnovat ha iniziato il progetto del K-80 (izdeliye 36) nel 1959. Ma lo sviluppo del missile è andato a rilento. Nel 1961, anno del primo volo del Tu–128, il missile è apparso, come simulacro, sotto le ali di due Fiddler, alla parata di Tushino.  In occidente lo si riteneva quindi già in servizio, e venne codificato come AA-5 Ash. Nulla era più lontano dal vero.

I test sono iniziati alla fine del 1961, con quattro lanci da terra, senza guida. Le prove in volo sono iniziate su due banchi-prova volanti modificati, all’inizio sul prototipo Tu–98LL e successivamente su di un Tu–104LL, quest’ultimo fornito del completo sistema di controllo e impiegato in lanci reali.  Dal 1962 sono iniziati i tiri dal Tu-128, i primi quattro ancora senza guida,  i nove successivi con missili forniti di sistemi di telemetria contro bersagli appesi a paracadute.  Il primo tiro reale è avvenuto nel 1962 contro un Il-28M comandato a distanza, attaccato frontalmente. I primi otto test sono stati deludenti con un solo colpo a segno su 15 missili lanciati. Il problema risiedeva nella spoletta che si attivava al momento sbagliato. I test sono proseguiti con velivoli teleguidati KSR-2 (AS-5 Kelt), che simulavano i missili da crociera americani Snark, e con Il-28M e Tu-16M, distrutti con missili a guida radar. Sono poi partite le prove contro gli Yak-25RV ad alta quota. I numerosi problemi affrontati hanno portato a rinforzare la struttura del missile, a ridurne il carico alare e migliorarne potenza e controlli di volo. Il tutto ha richiesto altri 40 mesi.

Nonostante ciò, già nel 1963 l’R-4 è entrato in produzione, a sviluppo ancora incompleto, come parte del sistema d’arma per difesa strategica Tu-128S-4 ove la S indicava il nuovo radar Smerch ed il 4 il futuro missile, denominato R-4.

Nello stesso anno è avvenuto il primo test col terzo prototipo del “128”, con equipaggiamento completo. Sono stati lanciati missili a guida radar e infrarossa, da ogni angolazione contro Il-28,  Tu-16, Su-9 e MiG-19. In due prove sono stati attaccati degli Yak-25RV a 17500 metri, 4500 oltre la quota di lancio. Le prove sono proseguite fino al 1965 impiegando spolette radar ed ottiche, finalmente funzionanti. E il missile è stato adottato ufficialmente.

Il programma prevedeva l’adozione del missile anche sulla versione operativa dello sperimentale  Je–152M, poi non adottato. Ad ogni modo, le  sollecitazioni esercitate dal peso elevato alle estremità delle ali difficilmente avrebbero potuto essere superate. Sembra che il missile sia stato visto anche sui primi MiG-25.

Struttura

L’Ash è stato progettato per colpire bombardieri, ricognitori e grandi missili da crociera. Di configurazione tradizionale, con ali a delta acuto e alette in coda, era lungo oltre 5 metri. Il diametro di base era di 31,5 cm. All’altezza del sensore aumentava a 34 cm.  L’apertura alare era di 1,55 metri. La costruzione era modulare e consentiva l’intercambiabilità del sensore. L’R–4 impiegava il lanciatore APU–128. I missili all’infrarosso erano montati sui piloni interni. Era previsto il lancio di una coppia di missili, di solito uno a guida radar e uno all’infrarosso. Ed era possibile l’attivazione ed il lancio in automatico.

Il motore a propellente solido monostadio PRD–84 forniva 4900 kg/sp per 5 secondi, assicurando  una velocità a fine combustione di  1000 m/s, 1,6 Mach oltre la velocità di lancio, pari ad oltre Mach 3.

Negli altri missili il motore occupava la metà o i due terzi della struttura. Nell’R-4 solo un quarto, il 25%  del peso al lancio. Il resto era occupato dall’elettronica, decisamente poco compatta. Le superfici di controllo erano indipendenti ed assicuravano ottima manovrabilità. Il basso carico alare e la spinta permettevano manovre a 21 g,  più che sufficienti contro i bombardieri. Il controllo del rollio ruotava il missile verso il piano dove il segnale radar era più forte. La navigazione era proporzionale. 

Una caratteristica del missile era l’elevata capacità di “shoot up”, molto importante vista la scarsa velocità ascensionale del Tu-128. Per intercettare bersagli in volo ad alta quota, l’intercettore lanciava in salita, con un angolo di 20°, sopportando non più di 2-2,5 g.  Il missile poteva essere lanciato anche con dislivelli di 7-8000 metri. E poteva colpire velivoli tra 8000 e 21000 metri di quota.

Per aumentare la resistenza alle contromisure elettroniche e la probabilità di colpire,  L’R-4 è stato prodotto in tre versioni.

L’R-4R (izd.36R), originariamente denominato R-4RR,  era lungo 5,36 metri e pesava 492,5 kg. Aveva un sensore semiattivo (SARH) monoimpulso PARG–10VV  in banda I. Poteva seguire obbiettivi con una velocità relativa di avvicinamento tra 200 e 1600 m/sec (closing speed). Per mantenere la precisione l’intercettore inviava i dati relativi al missile prima del lancio, permettendo la calibrazione precisa della spoletta, soprattutto in caso di disturbo avversario. La spoletta radar di prossimità RV-80 attivava la testata a frammentazione di 53,6 kg.

La variante R-4T (izd.36T), in origine codificata R-4TR,  era lunga 5,23 metri e pesava 494 kg (altre fonti indicano 483 kg). Il sensore era un T–80NM Rubezh all’infrarosso, di capacità modeste. Consentiva l’attacco solo in un arco di 30-45° dietro al bersaglio, da non più di 13 km. Era il missile preferito per attacchi in coda o in caso di disturbo elettronico. La spoletta di prossimità era sempre la RV-80.

Successivamente è apparso l’R4TI (izd. 36TI), sempre a guida infrarossa, lungo 5,48 metri e pesante 497 kg. Le maggiori dimensioni erano dovute all’installazione della spoletta ottica di prossimità  NOV-80N.

Il missile non è riuscito a raggiungere i parametri originariamente previsti. Se la portata dello Smerch era di 80 km, quella del missile non superava i 20-25 km  contro bersagli in avvicinamento frontale fino a 2000 km/h e quella minima era di non meno di 4 km. Era preferibile, naturalmente, l’attacco frontale, possibile però solo coi missili a guida radar, viste le limitazioni di quelli all’infrarosso.

Nel caso di attacco nel settore posteriore, era possibile ingaggiare velivoli volanti tra 800 e 1600 km/h dalla distanza di 10-13 km, con un raggio minimo di 2 km. In parte ciò era dovuto alla scarsa portata di “aggancio” del radar ed in parte alla durata delle batterie e delle riserve d’aria compressa, sufficienti per 40 secondi. Oltre i quali si attivava l’autodistruzione.

Secondo i calcoli, la probabilità di colpire era del 76 % con una coppia di missili. Altre fonti riportano un KP del 27 % per un singolo R-4R contro un B-52 (senza ECM in azione).

R-4RM e TM: Ash migliorato.

Nella seconda metà degli anni ’60 il mutamento di tattiche, con il passaggio agli attacchi a bassa quota, aveva obbligato i progettisti a modificare i sistemi d’arma. Si richiedevano ora radar di bordo più potenti, intervalli più estesi nelle quote di attacco, verso l’alto ed il basso, velocità di avvicinamento più elevate, missili con maggior raggio d’azione e migliori ECCM.

A fine  1968 si è deciso il miglioramento del radar e dei missili. Ma soltanto nel 1973 è iniziata la produzione del K-80M per il sistema d’arma Tu-128S-4M, con miglioramenti al velivolo (Tu-128M), al radar  (RP-SM Smerch-M) e al missile (R-4M). L’arma è arrivata ai reparti nel 1975.   

L’R-4RM (izd 36RM)  era lungo 5,55 metri e pesava 500 kg (altre fonti riportano 512,5 kg). Il motore era il PRD-84M potenziato. Il sensore semiattivo, rinnovato, poteva impegnare bersagli a velocità relativa superiore (fino a 3000 km/h), nel clutter e in ambiente saturo di ECM. Impiegava una nuova spoletta radar. La portata utile aumentava a 25-30 km (minima 2 km), quella massima era di 35-40 km, soprattutto grazie alle maggiori capacità del sistema radar. Aumentavano le capacità di tiro verso l’alto (shoot up): nel 1973 sono stati eseguiti lanci a quote di soli 50 metri contro aerei senza pilota ad alta quota, con dislivelli aumentati a 10-12 km e quote massime di ingaggio fino a 23-25000 metri. L’attacco contro obbiettivi a bassissima quota, invece, non è stato risolto. Potevano essere attaccati velivoli ad un minimo di 500-1000 metri di quota. L’esperienza ha dimostrato che due  missili contro un bersaglio senza ECM e non contromanovrante  avevano una probabilità di colpire dell’80-90%. 

La variante all’infrarosso R-4TM (izd 36TM) era lunga 5,57 metri e pesava 492 kg. Aveva un sensore migliorato T-80NMD e una nuova spoletta di prossimità combinata radar/ottica Sokol con sensori operanti in parallelo, quindi con elevate ECCM. E’ stata adottata dopo i risultati positivi ottenuti sugli R-40 (AA-6 Acrid).

L’Ash non è stato esportato né usato in combattimento, se si escludono alcuni abbattimenti di palloni-spia…

Con l’arrivo del MiG-31 è iniziato il lento ritiro del Tu-128 e dei missili R-4, ormai superati. La radiazione si è conclusa nel 1990.