上世纪50-60年代，在喷气式发动机支持下飞机飞得越来越高，也越来越快。关键是作为防空主力的战斗机，以及早先还威力十足的高炮对此显得无能为力，比如可以飞到20000米以上高度的U-2侦察机，也可以飞到3马赫速度的SR-71“黑鸟”侦察机。
为了对付这些目标，苏联研制了射程足够的萨姆-2防空导弹，也研制了米格-25高空高速截击机。我国作为后来者在这些领域还处于初级阶段，只能在引进萨姆-2防空导弹基础上进行各种改进升级，包括后来的红旗系列防空导弹，以及作为高空高速靶机的靶-6（模拟SR-71“黑鸟”高空高速侦察机）。
靶-6无人机就是以萨姆-2为基础改进，配套一台CF-03B冲压式喷气发动机，可以让飞机达到2.5马赫最大飞行速度，以及20000米飞行高度。靶-6无人机于1964年开始方案论证，1969年实现首飞，和SR-71“黑鸟”处于同一时代。
回到主题“北京”4号无人机，同样是一款高空高速无人靶机，研发单位还是北航但研制时间更早。1958年7月，北京4号无人机开始正式启动研制，定位用于空空导弹和地空导弹打靶专用。
当时的设计思路是由载机平台，也就是母机（伊尔-28轻型轰炸机）带到空中进行投放，投放高度10000-11000米。母机投放后，由固体火箭发动机助推加速到2马赫，然后冲压发动机点火将无人机推进到足够的高度和速度。这可不是一次性飞行器，设计中含了降落伞回收能力，如果改装一下可能还具备一定战术侦察能力。
“北京”4号无人机基本性能如下，最大飞行高度20000米，最大飞行速度2.5马赫。高空高速飞行能力和后来的靶-6差不多，只不过续航时间只有3-5分钟，滞空时间短还是以打靶为主。
1959年，“北京”4号无人机完成机体试制，同时也完成了新老两种设计的地面滑行试验。1960年4-6月，“北京”4号无人机进行两次母机运载试飞，飞行性能满足作战需要，随后进行首飞。下图就是挂载在母机上的“北京”4号无人机，以伊尔-28（轰-5）的体量，一次也就能携带一架。
研制中曾制造了2架1：4地面飞行试验模型（用于观察性试验），2架1：2地面飞行试验模型，3架全尺寸原型机。X01号原型机用于静、动力试验，以及运载和脱离母机试验，X02号原型机则用于火箭加速试验。X03号原型机配套了全部设备并加满油，用于发动机点火以及飞行试验，相当于一架完整版试验机型。
经过飞行试验表明，整体设计方案符合预期并具可行性，母机运载方案安全可靠。加速器和遥测装置顺利工作，回收系统也表现良好，这款50年代末期开始研制的高空高速靶机整体表现出色。设计上为了迎合超音速飞行需要，采用了三角翼鸭翼布局，同时飞机安装了自动驾驶仪、照相记录装置、信号发生器（参考“黑匣子”）、银锌电池、变流稳压系统、自动脱伞器等。
飞机全重1190千克，机长7.3米，翼展2.34米。安装2架冲压发动机，单台推力540千克力，4枚固体火箭发动机作为辅助动力，每枚1700千克力。
这些装备以及配套设计在当时都是相当先进的，也是完全顺应航空发展趋势进行，要知道1954年苏联第一代超音速战斗机米格-19才首飞，我们对应型号歼-6于1958年才开始研制。实际上包括“北京”4号无人机在内的多款机型表明，当时的无人机研制定位倾向高空高速，和美国U-2、SR-71等设想类似，在这一领域当时的研制水平绝对处于世界一流。
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