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前苏联米高扬设计局研制的米格-31“捕狐犬”(Fox-hound)双发双座全天候截击机是一种优秀的超声速截击机，也是前苏联第一种真正有下视下射(指飞机在地面杂波干扰下能发现并击毁低空目标)能力的作战飞机。出于当时对抗北约的需要，在基本型的基础上，前苏联军方要求米高扬设计局对其进行大幅改良，要求其对多目标攻击能力、目标搜索能力、长时间巡航能力以及载弹量都较基本型要有很大提高。改进后的米格-31不仅能完成拦截空战任务，也可执行对地攻击、侦察及电子战等众多种作战任务，甚至还可充作小型预警机指挥米格-23／29、苏-15／27等战机进行作战，真正实现一机多能。但冷战结束后，由于政治与经济的原因，该计划完全被冻结。20世纪90年代中期以后，俄罗斯出于军费不足的考虑，又重新开始审视米格-31，并重提改进方案，希望改进后的米格-31能继续服役，直到俄第五代战机出现。
缘起·苏联时代
米格-31的改进工程可谓一波三折。从20世纪80年代初开始，针对美国开展的第四代机计划，苏联于1983年提出了一个庞大的、极具针对性的截击防空兵战机发展计划，主力防空机型将以点防御的苏-15和面防御的米格-31为主，以后将逐步以改进型米格-31M全面替代现役飞机，此后还计划开发新型远程、高速截击机，同时开发具备战略侦察能力的新机型。按照苏联的计划，20世纪90年代至2010年间将以改进米格-31为重点目标，2010年至2015年左右则用新型截击机来代替米格-31。
1984年，苏联防空兵正式确定改进米格-31，计划分三次完成米格-31的改进工程：第一阶段改进型为米格-31M；第二次阶段改进型称作米格-31BM；第三阶段改进型为米格-31SM。但随着苏联解体，冷战的结束，这些计划都没能最终实现。
米格-31M改进目标是加大飞机的作战半径、全面提升航电水平，增强多目标交战和远程高速侦察能力。外形上，米格-31M继续沿用基本型的气动布局，但加大了机翼面积与边条，并且外缘趋于弧形，增加了飞机的可控仰角，减少了翼刀数量。在机腹下设置6具半埋式挂架，并列2排，每排3具，可挂载R-73或R-72远程空空导弹。驾驶舱前风挡改为整块式，机身背脊加宽加高，以携带更多的燃料，可收放空中受油探头从座舱左侧移至右侧，原来的位置加装可收放的红外——光学观瞄装置，发动机从索洛维也夫设计局研制的D-30F-6双转子涡扇发动机换成了改进型D-30F-10，在推力不变的前提下，耗油率降低8％，采用了更先进的无源相控阵雷达，可以同时制导6枚导弹攻击6个目标。
改进后的米格-31M的最大起飞重量达到52000千克，最大飞行速度降至24马赫(挂载6枚空空导弹时，为2马赫)，亚声速作战半径加大到2500千米，超声速作战半径增大到900千米。此外，经过加强的翼尖可以挂载电子战吊舱与侦察吊舱。
米格-31BM是米格31M的进一步改进型。1988年已开始研制。其改进重点是改善战机的座舱系统，使战机具备拦截隐身超低空超声速巡航导弹的能力。之所以把座舱的改进放在第二阶段，是因为苏联的电子工业落后于西方。此举也是不得已而为之。米高扬设计局认为，到20世纪90年代左右，苏联科研部门可以大批生产合格的彩色显示器和与西方性能相近的电子设备。米格-31M前后座舱都将配备彩色显示器，前舱2个、后舱3个，仪表系统仅作为备份。此外，还要换装更先进的数据通信链，飞行员配备第二代头盔瞄准具(或多功能头盔)。
而更先进的米格-31SM则可以看作是苏－30MK系列的翻版，其先进程度甚至超过前苏联国土防空军一度装备专门设计的截击机米格-25。米格-31就借用了米格-25的成功设计经验。按照计划，米格-31SM1995年开始研制，1999年开始服役。米格-31SM安装全新的有源相控阵雷达系统，具有完备的对地攻击能力(可挂载各种精确制导对地武器)。飞机外表采用隐身涂层，换装全新的发动机等等，这些将使米格-31SM成为一架名副其实的多用途战斗机，各项性能指标可达到三代机的先进水平(格斗能力除外)。米高扬设计局研制米格-31SM的另一个目的，就是针对苏霍伊设计局提出的苏-27PU也就是T10PU-2工程(日后发展成为苏-30系列)，当时苏霍伊试图用这个工程来代替米格-31。
但在前苏联时期，米高扬设计局明显占有优势，国家和军方的一些主要领导更青睐米格-31而不是苏-27PU这样更为灵活的飞机。米格-31相对苏-27PU更为笨重，但其航程远大于后者。原苏联军方高层认为在导弹时代刻意追求战机的机动性意义不大，米格-31完美的高空高速性能和超群的远距离打击能力完全可以弥补其机动性不足的问题，而且米格-31拥有同时指挥4架战斗机的防空指挥中心的性能也让苏联军方高层心醉不已。经过长时间争论，最终苏-27PU被确定为米格-31的补充而不是替代品，这让米高扬设计局长长出一口气，对米格-31的改进工作也随之加快。
进程·俄罗斯时期
苏联解体后，一溃千里的俄罗斯经济使米高扬设计局仅生产了6架米格-31M后便陷于停顿状态。1992年之后，俄罗斯政府拨给军队的经费少得可怜，维持尚且困难，更不要说添置新装备了。为保持空军的战斗力，俄罗斯不得不走改良现役装备之路。米格-31再次被列入俄空军改良装备的名单。困境中的米高扬设计局咬紧牙关，接受了改进任务。
改进工作开始后不久的1996年6月1日，俄罗斯以米高扬设计局为基础，将研制航空发动机的克里莫夫设计局、生产机载雷达的良赞国营仪器厂、生产直升机的卡莫夫股份公司及莫斯科航空生产组织等近10家著名军工单位，联合组成了莫斯科航空军工联合体，这一联合加快了米格-31改进型研制进度。改进型在俄空军内部仍被称作米格-31SM，但内容早已物是人非。
目前莫斯科航空军工联合体已经顺利完成了第一阶段改进任务，改进内容包括机载电子系统和武器系统。为增大航程和续航时间，米格-31SM和米格-31样装有空中受油系统，这种新型收放式受油系统可接受伊尔-78和其他型号加油机的空中加油。为保障飞行员长时间飞行的需要，减轻生理疲劳，设计人员在氧气系统中特意增加了2个氧气瓶，可保证2名飞行员在空中连续飞行10小时的用氧需要。此外还给飞行员增添了专用食品和排泄设备。 在各项改进项目中，以机载电子设备改动最大。米格-31SM上安装了由俄罗斯稳定加速器联合公司研制的“屏蔽-M”型有源相控阵雷达。该雷达采用平面相控阵天线，X波段。“屏蔽-M”具有良好的地形地貌跟踪、下视下射及目标判别能力，对空中目标最大探测距离为350千米，可以同时跟踪多达14个目标，同时给出目标的威胁等级，并能对其中6个威胁最大的目标发起攻击。在对地探测方面，“屏蔽-M”雷达对地面目标的分辨率约在10～15米左右，能够发现低速运动的地面目标。为配合新雷达，设计人员更新了机载计算机，其运行速度提高了3倍，内存增大了5倍，可以同时控制6枚空空导弹对6个目标进行攻击。此外，米格-31SM还增加了1台火控计算机，用于对地武器的控制。
现代战场上保存自己是最为关键的。米格-31SM装备了由雷达告警接收机、激光告警接收机、导弹接近告警装置等组成的新型综合防御系统。该系统能自动观察和侦听敌方攻击的信息，当米格-31SM被敌方雷达照射时，计算机会自动分析、计算与处理后将相应的报警信号显示在平显仪上，以帮助飞行员及时做出反应。
米格-31SM的座舱相当现代化，一改过去米格机座舱“仪表满天下”的感觉。前舱仅保留了作为备份用的地平仪、高度表、空速表等仪表，其余均被两个152毫米X203毫米的大型多功能彩色显示屏代替。能同时显示导航、地形图、与飞行状态控制等各种信息。此外，一个显示器上的信息可叠加到另一个显示器上。如可以将敌雷达网、防空兵器作用区的信息叠加到彩色数字地形图上。后舱装有3个多功能彩色显示屏。按照分工，前舱主要负责飞行控制及空空导弹的发射和空战，后舱负责对地攻击的瞄准和制导，但事实上前后舱飞行员都能控制飞机，都可操纵导航、武器、通信设备以及实施空中指挥，提高了该机执行任务的灵活性。
为实现指挥其他战机作战的功能，米格-31SM加装了新型数字式通信设备，可在相互距离300～400千米的4架米格-31SM之间共享信息。换句话说，4架米格-31SM组成编队，监视宽达1200千米至1600千米的正面，进行域搜索，就能起到预警机的作用。此外该数字系统还可引导诸如苏-27、米格-29等战机进行作战。米格-31SM还加装了A-737卫星导航定位系统，既可接收俄罗斯GLANAS卫星信号，也可以接收美国的“导航星”信号，导航精度小于100米。
作为多用途战斗机，米格-31SM需要执行对空、对地等作战任务。为此米格-31SM配备了强大的武器系统。机翼左侧继续保留一门6管23毫米航炮，备弹260发。全机外挂架仍为8个(其中4个为半埋式机腹挂架，另4个分别位于两侧机翼)，可挂载各种武器。最大载弹量为5吨。
空中作战时，米格-31SM可视情况挂载俄现役的各型对空导弹。对付远程空中目标时。米格-31SM可挂载型号较旧的R-33或最新改进型R-37远程空空导弹，也可挂载新式的R-72远程对空导弹。R-33型空空导弹射程超过160千米，性能可与美国“不死鸟”相媲美。R-37是“三角旗”设计局为防空军新一代截击机研制的，是R-33的后续型号。该导弹于20世纪80年代中期开始研制，1992年定型，其作战性能与R-72相当。R-37在外形上与R-33相似，但以主动雷达导引头取代后者的半主动雷达导引头，同时采用火箭冲压组合式发动机，可加装火箭助推器，以获得近400千米的最大射程。此外，折叠式弹翼非常适合载机外挂和弹舱内装。战斗部装药90千克，全弹重600千克，含助推器弹长5.23米，弹径0.36米，翼展0.78米。R-72是俄罗斯“革新者”设计局于1991年中期开始研制的，该导弹采用无弹翼布局，惯性指令修正中段+主动雷达末制导，引信舱外表设有8个光电探测器，用来测定导弹与目标的相对位置，控制战斗部(装药50千克)爆炸破片集中飞向目标。发动机为1台2级固体火箭发动机，外加1台固体火箭助推器。最大射程400千米，最大射高30000米，弹重750千克，含助推器弹长5.5米，弹径0.51米。
米格-31SM在攻击中远距离空中目标时，可以使用R-27～13R-77空空导弹。这两型空空导弹也是当前世界上较先进的空空导弹。R-77是俄罗斯第一种真正“发射后不管”的中程空空导弹，该弹全重175千克，战斗部重30千克，最小射程1千米，最大射程100千米。R-77可拦截攻击机动能力大于12g的空中目标，也能攻击巡航导弹、直升机及空地导弹等众多目标。R-77采用复合制导方式，飞行初段和中段采用惯性制导，由机载雷达的火控系统进行修正，飞行未段为主动雷达制导。最近俄空军开始装备最新型的R-77M，该弹采用火箭／冲压组合发动机，射程增至160千米，可攻击预警机等重要目标。
攻击近距空中目标时，米格-31SM可以使用R-73近程空空导弹。如今R-73的最新改进型R-73M(也被称作R-74)已开始装备俄军，该弹换用了先进的双波段多元光敏与引头，使导弹的灵敏度和射程大大提高。可跟踪并捕获离轴角达90度的目标。
空战时，米格-31SM有多种挂弹方案，典型的是机翼下各挂2枚R-74型近程空空导弹、机腹下加挂4枚R-37或R-72远程空空导弹，这种方案主要用于执行远程拦截任务。特别值得提及的是，米格-31SM仍是世界上少数几型可同时挂载远、中、近三种空空导弹的战机之一。近距离空战一向不是米格-31所擅长的，而米格-31SM气动外形与米格-31没有太大变化，发动机也没有大的改变，可是机载设备得到了更新，特别是米格-31SM拥有全新的火控系统，实现了座舱综合显示和控制，减轻了飞行员的工作负担，有利于抓住战机。加之R-74型近程空空导弹的使用，米格-31SM在近战方面要优于原型机。
在超视距攻击方面，米格-31原型机配备的雷达最大探测距离只有200千米，配用IJR-33远程空空导弹，射程仅有160千米。而米格-31SM配用了探测距离350千米的“屏蔽-M”型多用途相控阵火控雷达，以及射程400千米的R-37／R-72远程空空导弹。很明显，米格-31SM的超视距作战能力有了质的飞跃，经莫斯科航空军工综合体初步分析，米格-31SM远程拦截能力是原型机的27倍。
在执行对地攻击任务时，米格-31SM可使用Kh-29T、Kh-59M、Kh-31P、KAB-500KP等精确制导武器，也可选挂各种普通航弹、火箭弹等。据俄空军分析，米格一31SM的对地作战效能是米格-31的6倍。而且米格-31SM可使用Kh-59M空地电视制导导弹以及Kh-31空地反辐射导弹，具备了对地精确打击能力，可在敌防空火力圈外对纵深目标实施有效打击。
尾声·展望
在第一阶段改进基础上，莫斯科航空军工综合体还将对米格-31SM进行第二阶段改进，以使其在未来的10～15年内仍能保持较高的作战能力。第二阶段改进内容主要包括进一步提高航程、加装新式机载设备和武器以及进一步降低维护费用等几个方面。根据米格-29SMT的成功经验，米格-31SM也将在机身背部增加一个附加油箱，机尾也将安装一个较小的附加油箱。此外还将使用新型外挂油箱，一次可以携带挂载3个(机腹下1个，两翼下各1个)。经过上述改进，米格-31SM航程将增加三分之一。此外，设计人员还将在米格-31SM外部施加隐身涂层，以提高隐身性。
俄空军目前共装备的425架米格-31基本上皆属早期型号，其设计寿命为25年，苏联解体前，其中绝大多数才服役七八年，苏联解体后，在俄罗斯不佳的政治和经济状况下，米格-31年平均飞行时间，实际上还不到计划的一半。这样，25年到期时，米格-31的实际寿命还有许多。俄空军认为，经过现代化改进，米格-31服役至2015年问题不大，且改进一架米格-31的费用只有新生产一架米格-31SM费用的27％，这对目前经费严重缺乏的俄空军具有重要的现实意义。看来。米格-31的从军之路还很漫长。
缘起·苏联时代
米格-31的改进工程可谓一波三折。从20世纪80年代初开始，针对美国开展的第四代机计划，苏联于1983年提出了一个庞大的、极具针对性的截击防空兵战机发展计划，主力防空机型将以点防御的苏-15和面防御的米格-31为主，以后将逐步以改进型米格-31M全面替代现役飞机，此后还计划开发新型远程、高速截击机，同时开发具备战略侦察能力的新机型。按照苏联的计划，20世纪90年代至2010年间将以改进米格-31为重点目标，2010年至2015年左右则用新型截击机来代替米格-31。
1984年，苏联防空兵正式确定改进米格-31，计划分三次完成米格-31的改进工程：第一阶段改进型为米格-31M；第二次阶段改进型称作米格-31BM；第三阶段改进型为米格-31SM。但随着苏联解体，冷战的结束，这些计划都没能最终实现。
米格-31M改进目标是加大飞机的作战半径、全面提升航电水平，增强多目标交战和远程高速侦察能力。外形上，米格-31M继续沿用基本型的气动布局，但加大了机翼面积与边条，并且外缘趋于弧形，增加了飞机的可控仰角，减少了翼刀数量。在机腹下设置6具半埋式挂架，并列2排，每排3具，可挂载R-73或R-72远程空空导弹。驾驶舱前风挡改为整块式，机身背脊加宽加高，以携带更多的燃料，可收放空中受油探头从座舱左侧移至右侧，原来的位置加装可收放的红外——光学观瞄装置，发动机从索洛维也夫设计局研制的D-30F-6双转子涡扇发动机换成了改进型D-30F-10，在推力不变的前提下，耗油率降低8％，采用了更先进的无源相控阵雷达，可以同时制导6枚导弹攻击6个目标。
改进后的米格-31M的最大起飞重量达到52000千克，最大飞行速度降至24马赫(挂载6枚空空导弹时，为2马赫)，亚声速作战半径加大到2500千米，超声速作战半径增大到900千米。此外，经过加强的翼尖可以挂载电子战吊舱与侦察吊舱。
米格-31BM是米格31M的进一步改进型。1988年已开始研制。其改进重点是改善战机的座舱系统，使战机具备拦截隐身超低空超声速巡航导弹的能力。之所以把座舱的改进放在第二阶段，是因为苏联的电子工业落后于西方。此举也是不得已而为之。米高扬设计局认为，到20世纪90年代左右，苏联科研部门可以大批生产合格的彩色显示器和与西方性能相近的电子设备。米格-31M前后座舱都将配备彩色显示器，前舱2个、后舱3个，仪表系统仅作为备份。此外，还要换装更先进的数据通信链，飞行员配备第二代头盔瞄准具(或多功能头盔)。
而更先进的米格-31SM则可以看作是苏－30MK系列的翻版，其先进程度甚至超过前苏联国土防空军一度装备专门设计的截击机米格-25。米格-31就借用了米格-25的成功设计经验。按照计划，米格-31SM1995年开始研制，1999年开始服役。米格-31SM安装全新的有源相控阵雷达系统，具有完备的对地攻击能力(可挂载各种精确制导对地武器)。飞机外表采用隐身涂层，换装全新的发动机等等，这些将使米格-31SM成为一架名副其实的多用途战斗机，各项性能指标可达到三代机的先进水平(格斗能力除外)。米高扬设计局研制米格-31SM的另一个目的，就是针对苏霍伊设计局提出的苏-27PU也就是T10PU-2工程(日后发展成为苏-30系列)，当时苏霍伊试图用这个工程来代替米格-31。
但在前苏联时期，米高扬设计局明显占有优势，国家和军方的一些主要领导更青睐米格-31而不是苏-27PU这样更为灵活的飞机。米格-31相对苏-27PU更为笨重，但其航程远大于后者。原苏联军方高层认为在导弹时代刻意追求战机的机动性意义不大，米格-31完美的高空高速性能和超群的远距离打击能力完全可以弥补其机动性不足的问题，而且米格-31拥有同时指挥4架战斗机的防空指挥中心的性能也让苏联军方高层心醉不已。经过长时间争论，最终苏-27PU被确定为米格-31的补充而不是替代品，这让米高扬设计局长长出一口气，对米格-31的改进工作也随之加快。
进程·俄罗斯时期
苏联解体后，一溃千里的俄罗斯经济使米高扬设计局仅生产了6架米格-31M后便陷于停顿状态。1992年之后，俄罗斯政府拨给军队的经费少得可怜，维持尚且困难，更不要说添置新装备了。为保持空军的战斗力，俄罗斯不得不走改良现役装备之路。米格-31再次被列入俄空军改良装备的名单。困境中的米高扬设计局咬紧牙关，接受了改进任务。
改进工作开始后不久的1996年6月1日，俄罗斯以米高扬设计局为基础，将研制航空发动机的克里莫夫设计局、生产机载雷达的良赞国营仪器厂、生产直升机的卡莫夫股份公司及莫斯科航空生产组织等近10家著名军工单位，联合组成了莫斯科航空军工联合体，这一联合加快了米格-31改进型研制进度。改进型在俄空军内部仍被称作米格-31SM，但内容早已物是人非。
目前莫斯科航空军工联合体已经顺利完成了第一阶段改进任务，改进内容包括机载电子系统和武器系统。为增大航程和续航时间，米格-31SM和米格-31样装有空中受油系统，这种新型收放式受油系统可接受伊尔-78和其他型号加油机的空中加油。为保障飞行员长时间飞行的需要，减轻生理疲劳，设计人员在氧气系统中特意增加了2个氧气瓶，可保证2名飞行员在空中连续飞行10小时的用氧需要。此外还给飞行员增添了专用食品和排泄设备。 在各项改进项目中，以机载电子设备改动最大。米格-31SM上安装了由俄罗斯稳定加速器联合公司研制的“屏蔽-M”型有源相控阵雷达。该雷达采用平面相控阵天线，X波段。“屏蔽-M”具有良好的地形地貌跟踪、下视下射及目标判别能力，对空中目标最大探测距离为350千米，可以同时跟踪多达14个目标，同时给出目标的威胁等级，并能对其中6个威胁最大的目标发起攻击。在对地探测方面，“屏蔽-M”雷达对地面目标的分辨率约在10～15米左右，能够发现低速运动的地面目标。为配合新雷达，设计人员更新了机载计算机，其运行速度提高了3倍，内存增大了5倍，可以同时控制6枚空空导弹对6个目标进行攻击。此外，米格-31SM还增加了1台火控计算机，用于对地武器的控制。
现代战场上保存自己是最为关键的。米格-31SM装备了由雷达告警接收机、激光告警接收机、导弹接近告警装置等组成的新型综合防御系统。该系统能自动观察和侦听敌方攻击的信息，当米格-31SM被敌方雷达照射时，计算机会自动分析、计算与处理后将相应的报警信号显示在平显仪上，以帮助飞行员及时做出反应。
米格-31SM的座舱相当现代化，一改过去米格机座舱“仪表满天下”的感觉。前舱仅保留了作为备份用的地平仪、高度表、空速表等仪表，其余均被两个152毫米X203毫米的大型多功能彩色显示屏代替。能同时显示导航、地形图、与飞行状态控制等各种信息。此外，一个显示器上的信息可叠加到另一个显示器上。如可以将敌雷达网、防空兵器作用区的信息叠加到彩色数字地形图上。后舱装有3个多功能彩色显示屏。按照分工，前舱主要负责飞行控制及空空导弹的发射和空战，后舱负责对地攻击的瞄准和制导，但事实上前后舱飞行员都能控制飞机，都可操纵导航、武器、通信设备以及实施空中指挥，提高了该机执行任务的灵活性。
为实现指挥其他战机作战的功能，米格-31SM加装了新型数字式通信设备，可在相互距离300～400千米的4架米格-31SM之间共享信息。换句话说，4架米格-31SM组成编队，监视宽达1200千米至1600千米的正面，进行域搜索，就能起到预警机的作用。此外该数字系统还可引导诸如苏-27、米格-29等战机进行作战。米格-31SM还加装了A-737卫星导航定位系统，既可接收俄罗斯GLANAS卫星信号，也可以接收美国的“导航星”信号，导航精度小于100米。
作为多用途战斗机，米格-31SM需要执行对空、对地等作战任务。为此米格-31SM配备了强大的武器系统。机翼左侧继续保留一门6管23毫米航炮，备弹260发。全机外挂架仍为8个(其中4个为半埋式机腹挂架，另4个分别位于两侧机翼)，可挂载各种武器。最大载弹量为5吨。
空中作战时，米格-31SM可视情况挂载俄现役的各型对空导弹。对付远程空中目标时。米格-31SM可挂载型号较旧的R-33或最新改进型R-37远程空空导弹，也可挂载新式的R-72远程对空导弹。R-33型空空导弹射程超过160千米，性能可与美国“不死鸟”相媲美。R-37是“三角旗”设计局为防空军新一代截击机研制的，是R-33的后续型号。该导弹于20世纪80年代中期开始研制，1992年定型，其作战性能与R-72相当。R-37在外形上与R-33相似，但以主动雷达导引头取代后者的半主动雷达导引头，同时采用火箭冲压组合式发动机，可加装火箭助推器，以获得近400千米的最大射程。此外，折叠式弹翼非常适合载机外挂和弹舱内装。战斗部装药90千克，全弹重600千克，含助推器弹长5.23米，弹径0.36米，翼展0.78米。R-72是俄罗斯“革新者”设计局于1991年中期开始研制的，该导弹采用无弹翼布局，惯性指令修正中段+主动雷达末制导，引信舱外表设有8个光电探测器，用来测定导弹与目标的相对位置，控制战斗部(装药50千克)爆炸破片集中飞向目标。发动机为1台2级固体火箭发动机，外加1台固体火箭助推器。最大射程400千米，最大射高30000米，弹重750千克，含助推器弹长5.5米，弹径0.51米。
米格-31SM在攻击中远距离空中目标时，可以使用R-27～13R-77空空导弹。这两型空空导弹也是当前世界上较先进的空空导弹。R-77是俄罗斯第一种真正“发射后不管”的中程空空导弹，该弹全重175千克，战斗部重30千克，最小射程1千米，最大射程100千米。R-77可拦截攻击机动能力大于12g的空中目标，也能攻击巡航导弹、直升机及空地导弹等众多目标。R-77采用复合制导方式，飞行初段和中段采用惯性制导，由机载雷达的火控系统进行修正，飞行未段为主动雷达制导。最近俄空军开始装备最新型的R-77M，该弹采用火箭／冲压组合发动机，射程增至160千米，可攻击预警机等重要目标。
攻击近距空中目标时，米格-31SM可以使用R-73近程空空导弹。如今R-73的最新改进型R-73M(也被称作R-74)已开始装备俄军，该弹换用了先进的双波段多元光敏与引头，使导弹的灵敏度和射程大大提高。可跟踪并捕获离轴角达90度的目标。
空战时，米格-31SM有多种挂弹方案，典型的是机翼下各挂2枚R-74型近程空空导弹、机腹下加挂4枚R-37或R-72远程空空导弹，这种方案主要用于执行远程拦截任务。特别值得提及的是，米格-31SM仍是世界上少数几型可同时挂载远、中、近三种空空导弹的战机之一。近距离空战一向不是米格-31所擅长的，而米格-31SM气动外形与米格-31没有太大变化，发动机也没有大的改变，可是机载设备得到了更新，特别是米格-31SM拥有全新的火控系统，实现了座舱综合显示和控制，减轻了飞行员的工作负担，有利于抓住战机。加之R-74型近程空空导弹的使用，米格-31SM在近战方面要优于原型机。
在超视距攻击方面，米格-31原型机配备的雷达最大探测距离只有200千米，配用IJR-33远程空空导弹，射程仅有160千米。而米格-31SM配用了探测距离350千米的“屏蔽-M”型多用途相控阵火控雷达，以及射程400千米的R-37／R-72远程空空导弹。很明显，米格-31SM的超视距作战能力有了质的飞跃，经莫斯科航空军工综合体初步分析，米格-31SM远程拦截能力是原型机的27倍。
在执行对地攻击任务时，米格-31SM可使用Kh-29T、Kh-59M、Kh-31P、KAB-500KP等精确制导武器，也可选挂各种普通航弹、火箭弹等。据俄空军分析，米格一31SM的对地作战效能是米格-31的6倍。而且米格-31SM可使用Kh-59M空地电视制导导弹以及Kh-31空地反辐射导弹，具备了对地精确打击能力，可在敌防空火力圈外对纵深目标实施有效打击。
尾声·展望
在第一阶段改进基础上，莫斯科航空军工综合体还将对米格-31SM进行第二阶段改进，以使其在未来的10～15年内仍能保持较高的作战能力。第二阶段改进内容主要包括进一步提高航程、加装新式机载设备和武器以及进一步降低维护费用等几个方面。根据米格-29SMT的成功经验，米格-31SM也将在机身背部增加一个附加油箱，机尾也将安装一个较小的附加油箱。此外还将使用新型外挂油箱，一次可以携带挂载3个(机腹下1个，两翼下各1个)。经过上述改进，米格-31SM航程将增加三分之一。此外，设计人员还将在米格-31SM外部施加隐身涂层，以提高隐身性。
俄空军目前共装备的425架米格-31基本上皆属早期型号，其设计寿命为25年，苏联解体前，其中绝大多数才服役七八年，苏联解体后，在俄罗斯不佳的政治和经济状况下，米格-31年平均飞行时间，实际上还不到计划的一半。这样，25年到期时，米格-31的实际寿命还有许多。俄空军认为，经过现代化改进，米格-31服役至2015年问题不大，且改进一架米格-31的费用只有新生产一架米格-31SM费用的27％，这对目前经费严重缺乏的俄空军具有重要的现实意义。看来。米格-31的从军之路还很漫长。