В 1957 г. в туполевском ОКБ-156 практически в инициативном порядке под началом ведущего инженера В.Бабанова началась разработка эскизного проекта дальнего перехватчика и изучение боевых возможностей комплекса в целом. Эти работы велись под шифром <128> под общим руководством Егера. Первоначально рассматривался истребитель-перехватчик Ту-28 с ракетами К-24 в составе комплекса Ту-28-24. В этом проекте общая конфигурация самолета была близка к проектам <98> и <122>. Однако в ходе работ вид перехватчика изменился: увеличилась стреловидность передней кромки корневой части крыла, а ее задняя кромка стала прямой. В дальнейшем обводы носителя практически не менялись.
     После подготовленного в начале 1958 г. технического предложения тему одобрило военное командование, а 4 июня 1958 г. вышло правительственное постановление о создании авиационно-ракетного комплекса ПВО Ту-28-80. Согласно этому постановлению, ОКБ-156 должно было создать дальний сверхзвуковой барражирующий перехватчик Ту-28 с двумя двигателями АЛ-7Ф-2 конструкции А.М.Люльки или с ВД-19 конструкции ОКБ-36 В.А.Добрынина (в случае их готовности). ОКБ, возглавляемое Ф.Волковым, должно было спроектировать и построить БРЛС РП-С <Смерч>, а ОКБ М.Р.Бисновата - ракеты класса <воздух-воздух> К-80 с радиолокационной и тепловой головками самонаведения. Перехватчик предписывалось предъявить на заводские испытания в I квартале, а на государственные - в IV квартале 1960 г. После выхода правительственных постановлений тему <128> возглавил Д.С.Марков. Но из-за огромной его загруженности по Ту-22 и ряду гражданских машин летом 1959 г. главным конструктором дальнего перехватчика назначили И.Ф.Незваля.
     В июне 1959 г. заказчику предъявили эскизный проект, разработанный с учетом результатов продувок моделей в аэродинамических трубах, а также других экспериментальных и расчетных работ, выполненных бригадами ОКБ. В проекте четко сформулировали возможности комплекса Ту-28-80 в системе ПВО страны. Для повышения его боевой эффективности две ракеты К-80 оснащались полуактивными РГС (для атаки из передней полусферы), а две другие - ТГС (для атаки из задней полусферы, а также в условиях радиотехнических помех).
     По предварительным расчетам, вероятность поражения цели при стрельбе двумя ракетами должна была составлять 76-77%. Особенностью комплекса являлось то, что в воздушном бою самолет-носитель не совершал маневра для достижения высоты полета цели, как это делалось в большинстве других АРКП. Большая дальность полета ракет К-80 и возможность поражения ими объектов, летящих со значительным превышением, позволяли самолету-носителю летать на значительно меньших высотах. Благодаря этому удалось значительную часть маневра перенести с перехватчика на ракеты и рассчитывать самолет на эксплуатационную перегрузку в 2,0-2,5g, а ракету - на перегрузку в 15g. (В ходе проектирования удалось решить задачу значительного повышения маневренных возможностей ракеты: максимальное значение боковой перегрузки довели до 21g благодаря резкому снижению удельной нагрузки на крыло и повышению ее энерговооруженности.) Большие дальности обнаружения и сопровождения целей радиолокатора, а также значительная дальность пуска ракет позволяли производить атаку с любых ракурсов.
     Еще одной особенностью комплекса стал большой радиус действия самолета-носителя. Это позволяло вынести рубеж перехвата на расстояние до 1500 км, не допуская пересечения бомбардировщиками или самолетами-снарядами границы страны. В зоне ожидания воздушных сил противника перехватчик мог барражировать 3-3,5 часа. Благодаря большой дальности обнаружения БРЛС не требовался точный вывод самолета на цель с помощью наземной системы наведения, он мог перехватывать цель и самостоятельно. При автономных действиях требовались лишь отдельные данные о положении воздушных целей. Это позволяло применять его в районах, где не было систем автоматизированного наведения.
     Экипаж из двух человек для данного класса самолетов являлся оптимальным. Их обязанности распределялись следующим образом: летчик пилотировал самолет, осуществлял наведение на цель по командам наземной системы и РЛС РП-С (<Смерч>), а также выполнял пуск ракет; штурман-оператор осуществлял самолётовождение в течение всего полета, поиск цели с помощью станции РП-С, ее опознавание и захват, а также радиосвязь с базовым аэродромом. Учитывая всю сложность отработки и доводки РЛС <Смерч>, ее связи с бортом самолета и ракет, общего взаимодействия всех элементов комплекса, было принято решение о проведении испытаний станции на летающих лабораториях <98ЛЛ> и Ту-104ЛЛ, причем на последней даже проводили пуски опытных ракет К-80 по мишеням.
     Комплекс навигационного и связного оборудования на самолете-носителе был почти таким же, как на дальних бомбардировщиках, что обеспечивало возможность барражирования перехватчика в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока. Для эффективной работы двигателей АЛ-7Ф-2 на всех режимах полета воздухозаборники Ту-28 имели подвижные двухскачковые центральные тела-конусы. Хорошие взлетно-посадочные характеристики самолета обеспечивались выдвижными щелевыми закрылками, кроме того, на посадке использовались интерцепторы и тормозной парашют.
     После утверждения заказчиком эскизного проекта в августе 1958 г. начался выпуск рабочих чертежей, которые передавались на опытный завод. В январе 1960 г. состоялась макетная комиссия. Она в целом макет перехватчика и установленные на нем системы одобрила, однако потребовала проведения некоторых доработок. Основные изменения касались оборудования. Агрегаты планера запущенного в производство прототипа пришлось дорабатывать незначительно.
     Еще в процессе проектирования перехватчика авиационной промышленности были выданы заказы на поставку ряда самолетов-мишеней для отработки комплекса Ту-28-80, в частности: радиоуправляемой мишени Ил-28М, пилотируемого и беспилотного вариантов мишени на базе высотного разведчика Як-25РВ, прорабатывался вопрос о мишени Ту-16М (М-16) и подвесных ракетах-мишенях на базе ракет КСР-2 (КРМ).
     Самонаведение К-80 осуществлялось по методу пропорциональной навигации. Из компоновочных соображений ракета имела нормальную аэродинамическую схему. Треугольные крылья и трапециевидные рули располагались крестообразно. Ракетный двигатель на твердом топливе имел суммарный импульс тяги у земли 24500 кгс/с. Осколочно-фугасная БЧ массой 53,5 кг имела радиовзрыватель и предохранительно-исполнительный механизм. К-80 обеспечивала поражение воздушных целей, летящих со скоростью до 2000 км/ч на высотах 8-21 км (с превышением над самолетом-носителем до 8 км) и на дальностях от 2 до 25 км. Масса ракеты составляла 483 кг, длина - 5450 мм, диаметр фюзеляжа - 315 мм. Для ее подвески на перехватчик <128> разработали специальное подкрыльевое пусковое устройство АПУ-128. Ракеты с ТГС подвешивались на внутренние крыльевые пилоны, с РГС - на внешние.
     Строительство опытного самолета на заводе ?156 продолжалось в течение первой половины 1960г. К середине лета перехватчик был готов, и 12 июля его перевезли на Жуковскую ЛИиДБ, где закончили монтаж оборудования и опробовали системы. Первый прототип внешне несколько отличался от серийных машин: под фюзеляжем был установлен большой обтекатель с КЗА и два подфюзеляжных гребня для увеличения путевой устойчивости.
     Для проведения заводских испытаний создали бригаду во главе с Д.Кантором, ведущим инженером по испытаниям стал В.Карпинский, летный экипаж назначили в составе летчика-испытателя М.В.Козлова и штурмана-испытателя К.И.Малхасяна. Кроме того, к полетам на опытном перехватчике <128> готовились лучшие пилоты и штурманы летно-испытательной базы: С.Т.Агапов, А.Д.Бессонов, В.П.Борисов, В.Молчанов, А.Н.Николаев, В.Баженов, В.Колосов. В ходе подготовки проводились тренировочные полеты на перехватчиках Су-9, Як-27 и других самолетах, близких по назначению к <128>. В состав бригады испытателей машины включили и экипаж Ту-104ЛЛ, на котором отрабатывались важнейшие элементы комплекса, во главе с ведущим инженером по летным испытаниям ОКБ-156 А.Гороховым. Впоследствии это помогло решить многие проблемы, связанные с работой РЛС и комплекса в целом. Устранением выявленных недостатков и отказов занималась бригада, руководимая ведущим инженером по производству А.Залесским.
     Опытный перехватчик <128> передали на заводские испытания 23 января 1961 г. 27 февраля начались рулежки. Всю первую половину марта прототип накатывал сотни километров по аэродрому ЛИИ. 18 марта М.Козлов и К.Малхасян подняли машину в первый полет, продолжавшийся 30 минут. 21 марта после второго полета заменили один из двигателей. На седьмом полете к испытаниям подключился летчик-испытатель А.Бессонов. На опытной машине проверялись поведение перехватчика в воздухе, его взлетно-посадочные свойства. 20 апреля на восьмом полете самолет на высоте 11000 м вышел на скорость, соответствующую числу М=0,98. 24 апреля опытный <128> достиг скорости М=1,06.
     23 июня на 20 полете начались тренировки перед традиционным парадом в Тушино. Демонстрация машины с двумя макетами ракет К-80 во время авиационного праздника прошла успешно. Это был 31-й полет опытного перехватчика. В советских газетах самолет назвали <сверхзвуковым и многоцелевым>. Западные комментаторы и специалисты дружно приняли обтекатель КЗА за многофункциональную РЛС. Однако внешний вид подвешенных снарядов не позволял сомневаться в их <истребительном> предназначении.
     После окончания заводских опытный экземпляр участвовал в государственных испытаниях. С него сняли обтекатель КЗА и подфюзеляжные гребни, установили внешние подкрыльевые пилоны. В 1967 г. опытный перехватчик испытывали на грунтовой полосе ЛИИ. Кроме того, на самолете исследовался режим посадки с невыпущенными закрылками, а также испытывались высотное оборудование и спасательный костюм-скафандр ВМСК-2. В настоящее время эта машина выставлена в музее ВВС в Монино.
     С конца 1959 г. параллельно с постройкой опытного самолета, не ожидая результатов летных испытаний, началось строительство серийных перехватчиков (изделие <И>) на Воронежском авиационном заводе (ВАЗ) ?64. В производство запустили сразу четыре самолета. Постройку первой серийной машины (?0101) завершили в начале 1961 г. В конце апреля начались рулежки, а 13 мая летчик-испытатель Вобликов совершил на ней первый 30-минутный полет. 10 июня на шестом полете самолет перегнали в Жуковский, где с 17 июня М.В.Козлов, А.Д.Бессонов и другие пилоты стали выполнять на нем регулярные испытательные полеты. С начала июля для подстраховки его также начали готовить к параду. Серийный перехватчик на тренировках постоянно сопровождал прототип. На параде, однако, показали только опытную машину, хотя серийная также находилась в воздухе.
     Тем временем со стапелей завода ?64 продолжали сходить серийные Ту-28. 16 августа 1961 г. совершил полет первый самолет 2-й серии (?0201), принявший участие в испытаниях в Жуковском, 13 марта 1962 г. - второй самолет 2-й серии (?0202), 10 августа - первая машина 3-й серии (?0301), в мае 1963 г. - первая машина 4-й серии (?0401), в октябре - второй самолет 3-й серии (?0302). Все изменения и доработки оперативно учитывались в серийном производстве. Уже на самолете ?0301 изменили расположение блоков радиоэлектронного оборудования и переместили противопомпажные створки в среднюю часть фюзеляжа. Доработали и среднюю часть крыла, пилоны с АПУ-128 и многие другие элементы самолета.
     20 марта 1962 г. начались совместные государственные испытания перехватчика. Из ГК НИИ ВВС в Жуковский прибыли военные летчики-испытатели Н.Коровушкин и Ю.Рогачев, а также штурман-оператор Н.Мозговой. Вместе с пилотами ОКБ и МАП они выполнили ряд зачетных полетов. В этих испытаниях в различное время участвовали пять самолетов: первый опытный, серийные ?0201, ?0202, ?0301 и ?0401. В одном из полетов перехватчик, пилотируемый Ю.Рогачевым и Н.Мозговым, на высоте 11800 м потерял устойчивость и начал беспорядочно падать. Лишь благодаря исключительному мужеству, хладнокровию и мастерству пилота на высоте 2000 м машину удалось вывести в горизонтальный полет и благополучно посадить на аэродром. На протяжении всего падения Рогачев передавал на командный пункт информацию о поведении перехватчика и обо всех своих действиях. За этот полет экипаж наградили орденами. После анализа записей КЗА конструкторы провели необходимые доработки самолета для улучшения характеристик устойчивости и управляемости.
     На аэродроме ЛИИ была проведена лишь часть совместных государственных испытаний Ту-28 и проверка работоспособности комплекса. Другую часть программы, позволившую оценить боевые качества комплекса, проводили на базе ГК НИИ ВВС во Владимировке (Ахтубинске). Первоначально в полетах участвовали три самолета, затем к ним присоединились еще два. На летной базе в Жуковском остался лишь первый серийный перехватчик, на котором летчик-испытатель А.Д.Бессонов и штурман-испытатель В.Баженов провели полный цикл испытаний силовой установки.
     Вместе с перехватчиками на юг страны отправились летчики-испытатели ОКБ-156 М.В.Козлов, С.Т.Агапов, штурманы-операторы К.И.Малхасян, В.Колосов, а также бригада Д.Кантора. К работам по Ту-28 в Ахтубинске привлекли сотни специалистов различных предприятий и организаций (только от ОКБ и Жуковской ЛИиДБ участвовало свыше 150 человек). Для руководства испытаниями создали Государственную комиссию под председательством маршала Савицкого. На этом этапе на перехватчиках летали военные летчики-испытатели Ю.Рогачев, И.Лесников, Э.Князев, Г.Береговой, И.Довбыш, штурманы-испытатели Н.Мозговой, В.Малыгин, Г.Митрофанов и А.Хализов. Учитывая поступающие замечания, ОКБ-156 и его смежники продолжили доводку самолета и вооружения.
     С августа 1962 г. на второй серийной машине начали отрабатывать перехваты бомбардировщика Ту-16. 27 сентября 1962 г. первый опытный перехватчик сбил с задней полусферы самолет-мишень Ил-28М, на следующий день - второй, а в октябре - мишень на базе высотного разведчика Як-25РВ. Через год Ту-28 сбили радиоуправляемые мишени Як-25РВ-II.
     Наведение перехватчика на цель выполнялось летчиком с использованием системы <Путь-4П>. Наземное наведение носителя осуществлялось с помощью автоматизированной системы <Воздух-1М> как с участием дополнительных наземных пунктов наведения, оборудованных аппаратурой <Каскад-М> и АРЛ-СМ, так и без их участия. Радиотелемеханическая линия АРЛ-СМ обеспечивала прием и отображение на индикаторах и табло летчика и штурмана-оператора команд наведения, передаваемых наземными пунктами управления. По этим командам летчик выводил самолет на цель до момента захвата ее РП-С. Кроме того, по специальным командам осуществлялись автоматическое включение и выключение накала радиоэлектронных ламп ракет К-80 и предварительная ориентация станции РП-С в зоне поиска. Вместо команд наведения на самолет могли быть переданы команды взаимодействия, дававшие экипажу данные новой настройки АРЛ-СМ. Высокие технические характеристики бортовой РЛС и высокая оснащенность Ту-28 пилотажно-навигационным оборудованием позволяли использовать его и в автономном режиме.
     Программа летных испытаний комплекса была достаточно обширна, сложна и требовала для выполнения много времени. В общей сложности заводские и совместные государственные испытания, включая выполнение доводочных работ, продолжались 40 месяцев. За этот период - с 18 марта 1961 г. по 13 июля 1964 г. - было выполнено 799 полетов. Еще до завершения испытаний на основании имеющихся результатов 10 ноября 1962 г. Госкомиссия дала предварительное заключение для запуска самолета и комплекса в целом в серию, что позволило выиграть время для его освоения. 12 декабря 1963 г. приказом Министра обороны ?00134 было изменено официальное название комплекса, самолета-носителя и ракет: комплекс стал называться Ту-128С-4; самолет - Ту-128; ракетам К-80 дали серийное обозначение Р-4Р и Р-4Т (в зависимости от типа головки самонаведения).
     18 сентября 1964 г. главком ВВС маршал К.А.Вершинин подписал Акт совместных государственных испытаний комплекса с положительной оценкой. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР ?361-132 от 30 апреля 1965 г. и приказом Министра обороны ?0040 от 8 июня этого же года комплекс Ту-128С-4 был принят на вооружение. Всего с 1962 по 1970 г. было выпущено 188 перехватчиков (включая первый опытный) и 10 <спарок>.
     Кодовое обозначение НАТО - Fiddler (Скрипач).