sličica|F-16, oborožen z raketo tipa zrak-zrak AIM-120 AMRAAM za boj zunaj vizualnega dosega (na zunanjem nosilcu) in raketo za bližnji boj AIM-9 Sidewinder (notranji nosilec). sličica|Meteor - primer rakete zrak–zrak z ramjet motorjem. Raketa zrak–zrak (AAM) je raketa, izstreljena iz letala z namenom uničenja drugega letala med letom. Rakete zrak–zrak tipično poganja eden ali več raketnih motorjev, običajno na trdo gorivo, včasih pa na tekoče gorivo. Ramjet motorji, kot se uporabljajo v raketi Meteor, se pojavljajo kot tip pogona, ki bo prihodnjim raketam srednjega in dolgega dosega omogočil ohranjanje višje povprečne hitrosti v celotnem območju delovanja.
Rakete zrak–zrak so na splošno razdeljene v dve skupini. Tiste, ki so zasnovane za napad na nasprotna letala na razdalji od približno 30 km do 40 km, so znane kot rakete kratkega dosega ali »znotraj vizualnega dosega« (SRAAM ali WVRAAM) in se včasih imenujejo »bojne« rakete, ker so zasnovane za optimizacijo njihove okretnosti in ne dosega. Večina uporablja infrardeče vodenje in jih kot take imenujemo rakete s toplotnim iskanjem. Nasprotno pa se rakete srednjega ali dolgega dosega (MRAAM ali LRAAM, obe spadata v kategorijo raket onkraj vizualnega dosega (BVRAAM)), običajno zanašajo na radarsko vodenje, ki obstaja v številnih oblikah. Nekatere sodobne rakete uporabljajo inercialno vodenje in/ali »posodobitve na sredini poti«, da se raketa lahko dovolj približa, da lahko uporabi aktivni senzor za radarsko vodenje. Koncepta raket zrak–zrak in raketa zemlja–zrak sta tesno povezana in v nekaterih primerih se lahko za obe vlogi uporabljajo različice istega orožja, kot sta ASRAAM in Sea Ceptor.
Zgodovina sličica|Ruhrstahl X-4 v muzeju RAF Cosford Raketa zrak–zrak je nastala iz nevodenih raket zrak-zrak, ki so se uporabljale med prvo svetovno vojno. Rakete Le Prieur so bile včasih pritrjene na opornike dvokrilcev in so jih električno izstreljevali piloti, kot sta bila Albert Ball in A. M. Walters, običajno proti opazovalnim balonom. Zaradi zavezniške zračne premoči je Nemčija v drugi svetovni vojni vložila omejen trud v raziskave raket. Sprva je leta 1943 prilagodila izstrelek nevodenega pehotnega raketnega sistema 21 cm Nebelwerfer 42 v protiletalsko raketo BR 21, ki se izstreljuje iz zraka; to je privedlo do uporabe nevodene rakete R4M in razvoja različnih prototipov vodenih raket, kot je Ruhrstahl X-4.
Ameriška mornarica in ameriško letalstvo sta začeli opremljati vodene rakete leta 1956, z uporabo raket ameriških zračnih sil AIM-4 Falcon ter raket amerišške mornarice AIM-7 Sparrow in AIM-9 Sidewinder. Povojne raziskave so Kraljevo letalstvo leta 1957 pripeljale do uvedbe rakete Fairey Fireflash, vendar njihovi rezultati niso bili uspešni. Sovjetsko letalstvo je leta 1957 uvedlo svoj K-5. Prva uspešna bojna sestrelitev nasprotnikovega letala se je zgodila med krizo Kinmen (Quemoy) leta 1958, ko so letala kitajske republike F-86 Sabres v Kairu sestrelila vsaj eno sovjetsko letalo MiG-17 z uporabo ameriških raket AIM-9 Sidewinder; korejsko letalstvo je po naključju našlo večinoma nedotaknjen AIM-9 Sidewinder, ki je zadel in se zagozdil v enem od njihovih letal MiG-17, vendar ni eksplodiral, in naj bi ga predalo Sovjetom za obratni inženiring v raketo K-13.
Ker so se raketni sistemi še naprej izboljševali, sodobno zračno bojevanje skoraj v celoti sestoji iz izstreljevanja raket. Uporaba boja zunaj vizualnega dosega je v ZDA postala tako razširjena, da so bile zgodnje različice F-4 v šestdesetih letih prejšnjega stoletja oborožene le z raketami. Visoka stopnja žrtev med vietnamsko vojno je ZDA prisilila, da so ponovno uvedle avtomatske topove in tradicionalne taktike zračnih spopadov, vendar rakete ostajajo glavno orožje v zračnih bojih.
V falklandski vojni so britanski Harrierji z raketami AIM-9L lahko premagali hitrejše argentinske nasprotnike. Od konca 20. stoletja se lahko vsestranske toplotno vodene zasnove zaklenejo na cilj iz različnih kotov, ne le od zadaj, kjer je toplotni odtis motorjev najmočnejši. Druge vrste se zanašajo na radarsko vodenje (bodisi na krovu bodisi "narisano" z izstrelitvenega letala).
Uporaba raket zrak-zrak kot rakete zemlja-zrak sličica|Lutka rakete AIM-120 na tirnici, ki se razteza iz nosilca rakete NASAMS Leta 1999 so srbske sile prilagodile rakete R-73 kot rakete zemlja-zrak. Center za raziskave in razvoj raket gibanja Hutijev in raketne sile so poskušale izstreliti R-27/R-60/R-73/R-77 proti savdskim letalom z uporabo zalog raket iz zalog jemenskih zračnih sil. Težava pri R-27 in R-77 je pomanjkanje radarja, ki bi podpiral njihovo vodenje do cilja. Vendar sta R-73 in R-60 infrardeči toplotno usmerjeni raketi. Za izstrelitev rakete potrebujeta le energijo, tekoči dušik za hlajenje glave iskalnika in nosilec. Te rakete so bile povezane s kupolami FLIR Systems ULTRA 8500 ameriške izdelave. Potrjen je bil le en skorajšnji zgrešeni cilj, in sicer raketa R-27T, izstreljena na F-15SA savdskih kraljevih zračnih sil. Pomanjkljivost pa je, da so te rakete namenjene izstreljevanju iz enega lovca na drugega, zato so motorji in količina goriva manjši kot pri namensko izdelani raketi zemlja-zrak.desno|sličica|AIM-9 L zračna vadbena raketa (CATM) z raketnim motorjem in inertno bojno glavo za vadbo.Na zahodni strani je bil razvit norveško-ameriški sistem zračne obrambe NASAMS za uporabo raket zrak-zrak AIM-9 Sidewinder, IRIS-T in AMRAAM za prestrezanje ciljev. Nobena od teh raket ne zahteva modifikacij, zato je mogoče, da sistem uporabi rakete neposredno z letala. Po preizkusu streljanja septembra 2020 ob obalah Floride, med katerim je uspešno izstrelil simuliran manevrirni izstrelek, je bil NASAMS leta 2022 poslan v Ukrajino, kjer je bil ta raketni sistem prvič uporabljen v resničnih bojnih pogojih in je po navedbah ukrajinske vlade sestrelil več kot 100 zračnih ciljev.
Bojna glava Za poskus onesposobitve ali uničenja ciljnega letala so bile na začetku uporabljene običajne fragmentacijske bojne glave. Te so ustvarile torus z velikim številom relativno drobcev, ki pa so bili ponavadi naključno veliki in niso zagotavljali ponovljivega delovanja pri zadetku cilja. Kasnejše različice so uporabljale večje število paličastih kosov kovine, ki so bili nameščeni radialno okoli eksplozivnega naboja. sličica|Shematični prikaz delovanja bojne glave z neprekinjenim obročem palic Ker se je izkazalo, da običajne fragmentacijske glave proti večjim in težjim letalom, kot so bombniki, niso dovolj učinkovite, so razvili bojno glavo z neprekinjenim obročem palic. Te bojne glave vsebujejo dva sloja paličastih kosov, ki so medsebojno zvarjeni na nasprotnih koncih in se ob eksploziji razširijo v neprekinjen kovinski obroč, ki ima učinek rezanja in lahko povzroči večje poškodbe.
Bojna glava z neprekinjenim obročem palic ima zaradi zasnove relativno ozko območje učinkovitosti, kar predstavlja problem pri uporabi proti ciljem manjših dimenzij, kot so brezpilotni letalniki in manevrirni izstrelki, pri katerih obroč paličic težje zadene kritično mesto. Zato je kasnejši razvoj prinesel ponovno uporabo fragmentacijskih bojnih glav, ki pa so bile zasnovane z namenom povečanja hitrosti drobcev in z bolj predvidljivo obliko in velikostjo drobcev. Za uporabo proti zelo hitrim ciljem, kot so balistični izstrelki, so se pojavile usmerjene fragmentacijske bojne glave, ki lahko večji del drobcev usmerijo v skoraj poljubno smer in tako večje število drobcev usmerijo na manjše območje.
Bojne glave se običajno detonirajo z bližinskim detonatorjem ali z udarnim detonatorjem, če zadenejo cilj neposredno. Manj pogosto so bile na manjšem številu tipov raket zrak-zrak (kot je AIM-26 Falcon ) nameščene jedrske bojne glave, čeprav te niso bile nikoli uporabljene v boju.
Vodenje sličica|Aktivna radarska samovodeča raketa zrak–zrak BVR Gökdoğan (prikazana spodaj spredaj) in infrardeča samovodeča raketa kratkega dosega zrak-zrak Bozdoğan (prikazana spodaj zadaj) ena ob drugi na sejmu IDEF 2019 v Carigradu v Turčiji. Vodene rakete delujejo tako, da zaznajo svoj cilj (običajno z radarsko ali infrardečo metodo, redko pa z drugimi, kot sta lasersko vodenje ali optično sledenje) in se nato »usmerijo« na cilj po poti do trka.
Čeprav lahko raketa za ciljanje na cilj uporablja radar ali infrardeče vodenje, lahko izstrelitveno letalo cilj pred izstrelitvijo zazna in mu sledi na druge načine. Infrardeče vodene rakete so lahko »podrejene« napadalnemu radarju, da najdejo cilj, radarsko vodene rakete pa se lahko izstrelijo na cilje, ki jih zaznajo vizualno ali prek infrardečega sistema za iskanje in sledenje (IRST), čeprav lahko od napadalnega radarja zahtevajo, da osvetli cilj med delnim ali celotnim prestrezanjem rakete.
Radarsko vodenje Radarsko vodenje se običajno uporablja za rakete srednjega ali dolgega dosega, kjer bi bil infrardeči signal cilja prešibek, da bi mu infrardeči detektor lahko sledil. Obstajajo tri glavne vrste radarsko vodenih raket – aktivne, polaktivne in pasivne.
Radarskim vodenim raketam se je mogoče izogniti s hitrim manevriranjem (kar lahko povzroči, da »prelomijo zaklep« ali pa preletijo ciljno črto), uporabo radarskih vab ali elektronskih protiukrepov.
Aktivno radarsko vodenje
sličica|Aktivni radarski iskalnik v glavi rakete Vimpel R-77 na letalskem mitingu MAKS 2009 Rakete z aktivnim radarskim (AR) vodenjem imajo lasten radarski sistem za zaznavanje cilja in sledenje temu, vendar je velikost radarske antene omejena zaradi majhnega premera raket, kar omejuje njen doseg, kar običajno pomeni, da se takšne rakete izstrelijo na predvideno prihodnjo lokacijo cilja, pogosto pa se zanašajo na ločene sisteme za vodenje, kot so globalni sistem za določanje položaja (GPS), inercialno vodenje ali posodobitev na sredini poti iz izstrelitvenega letala ali drugega sistema, ki lahko komunicira z raketo, da se raketa približa cilju. Na vnaprej določeni točki (pogosto na podlagi časa od izstrelitve ali prihoda blizu predvidene lokacije cilja) se radarski sistem rakete aktivira in raketa se nato usmeri na cilj.
Če je razdalja od napadalnega letala do cilja znotraj dosega radarske naprave rakete, se lahko raketa aktivira takoj po izstrelitvi.
Velika prednost aktivnega radarskega sistema za samonavajanje je, da omogoča način napada »ustreli in pozabi«, kjer lahko napadalno letalo po izstrelitvi rakete zasleduje druge cilje ali pobegne z območja.
Polaktivno radarsko vodenje
desno|sličica|Dva lovca F-15E iz 90. lovske eskadrilje ameriških zračnih sil z letalske baze Elmendorf na Aljaski med vadbeno misijo izstrelita par polaktivnih radarsko vodenih raket AIM-7M . Rakete s polaktivnim radarskim vodenjem (SARH) so enostavnejše in pogostejše. Delujejo tako, da zaznavajo radarsko energijo, ki se odbija od cilja. Radarsko energijo oddaja radarski sistem izstrelitvenega letala.
Vendar to pomeni, da mora izstrelitveno letalo vzdrževati »zaklenjeno« tarčo (osvetljevati ciljno letalo s svojim radarjem), dokler ga raketa ne prestreže. To omejuje sposobnost napadalnega letala za manevriranje, kar je lahko potrebno, če se pojavijo grožnje napadalnemu letalu.
Prednost raket, vodenih s sistemom SARH, je, da se usmerjajo na odbiti radarski signal, zato se natančnost dejansko poveča, ko se raketa približa, ker odsev prihaja iz "točkovnega vira": cilja. V nasprotju pa več ciljev povzroči, da bo vsak od njih odbijal isti radarski signal in raketa se lahko zmede glede tega, kateri cilj je njena predvidena žrtev. Raketa morda ne bo mogla izbrati določenega cilja in leteti skozi formacijo, ne da bi prišla v smrtonosni doseg katerega koli določenega letala. Novejše rakete imajo v svojih sistemih vodenja logična vezja, ki pomagajo preprečiti to težavo.