二战后期，纳粹德国占领区被盟军的机群猛烈轰炸。对于那时的德国军队来讲，他们迫切需要一种更有效的、可以精确打击的空中武器。这期间，德国克雷默博士一直在研发一种可以在空中制导的火箭弹，该项目很快便引起了德国高层的注意，并将之升级成官方项目，研发一种可在航空机枪射程以外打击盟军轰炸机编队的火箭弹，这便是“Ruhrstahl X-4”，乃世界上第一种制导空空导弹。
这款空空导弹的制导方式很简单原始，在导弹被战机发射以后，通过自身的火箭发动机飞行，弹体有上下两组四片的垂直翼面，其中处在中部的弹翼顶端按对称布置着两个放线吊舱（电线一共长5.5公里），导线负责连接导弹和战机本体，导弹发射后陀螺仪开始工作，射手能够在战机上用遥控的方式通过尾翼控制导弹的航线和俯仰。
为方便射手观察导弹的位置，另外两个弹翼顶端同样按对称放置了曳光管，不过受目视条件的影响，通常导弹在飞出1.5公里后，射手基本上就看不到了。导弹的战斗部重约20千克，爆炸时冲击波能够损坏7.6米内的战机，导弹飞出30秒后自毁装置将会启动，飞出去一段时间以后声音感应的引信开始工作，同时导弹也能够通过触发引信或射手直接操作的方式进行引爆。
这种声音感应的引信有两个相对的振动膜，振动膜上面有许多指针，当盟军轰炸机的声音传入振动膜后引发指针的共振，这样一来两组相对的指针就有可能接触形成闭合回路来引爆导弹的战斗部（延时引爆）。为保证自身战机的噪音不会引爆战斗部，引信还有一个保险装置，只有离本体战机大约40米时保险才会被解除。
导弹的动力则是由BMW 109-548火箭发动机提供，最大推力能够达到1600公斤，澎湃的动力能够令导弹以1152公里每小时的速度飞行，这种火箭发动机有一个特点，为减少使用空间，燃料被储存于螺旋状的燃料箱中，发动机工作时压缩空气推动里面的活塞将燃料一点点推入后部的燃烧室。
1944年8月11日，FW-190型战斗机首次携带该导弹完成了试验。此外，JU88s夜间战斗机跟Me262喷气式战斗机也参与了试验，但是Me262喷气式战斗机并没有进行真正的试射。到了1945年初，盟军的轰炸摧毁了宝马公司的火箭发动机工厂，X-4空空导弹直到二战结束都没有投入使用。
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