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在20世紀50年代, 蘇聯意識到, 攜帶核武器的美國轟炸機可以通過西伯利亞漫長而又缺乏防御的北部邊界, 深入蘇聯領空。 可是, 蘇聯當時截擊機的作戰半徑只有幾百公里, 新開發的防空導彈覆蓋半徑更短, 只有幾十公里。 可是, 西伯利亞那邊的自然條件和基礎設施都不好, 根本無法維持保衛這一5000公里長的空中邊界所需的防空武備。 因此, 蘇聯只能選擇給這個區域中的幾個有價值的地方配備現代化的防空武備。 但是, 美國轟炸機的不斷發展, 迫使蘇聯必須將整個領土納入到防空范圍內。
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圖波列夫設計局承擔了新型截擊機的研制工作。 這項工作開始于1958年, 基于現有的圖-98轟炸機。 截擊機最初是的編號圖-28, 但在1963改為圖-128。 TU-128重達43噸, 是世界上服役的最大的戰斗機。 它不是一種靈活的飛機, 只用來攔截像B52這樣的大型轟炸機, 所以不擅長與較小的戰斗機格斗。
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圖-128的武裝是4枚R-4型空空導彈。 通常其會攜帶兩種制導方式不同的R-4R導彈, 兩枚采用半主動雷達制導,