«Кайра», единственная в семействе МиГ-27, могла применять корректируемые авиабомбы.

Ракета Х-25 с полуактивной лазерной системой наведения создавалась в ОКБ «Звезда» на базе конструкции Х-23, оснащённой лазерной ГСН типа 24Н1 разработки ЦКБ «Геофизика». Первые испытания Х-25 прошли зимой 1973 г. на специально переоборудованных самолётах Су-7БМ и Су-17М, однако их итоги сочли неудовлетворительными по точности. В государственных испытаниях Х-25 принимали участие третий и четвёртый опытные образцы МиГ-23Б («32–24/3» и «32–24/4»), оснащённые станцией подсвета цели СП-14С «Прожектор-1», представлявшей собой подвесной контейнер с оптическим квантовым генератором и обслуживающими его системами. Позднее испытания продолжили на МиГ-23БК, где они показали положительные результаты. При дальностях пуска 3–7 км круговое вероятное отклонение Х-25 составляло 3–3,5 м. «Кайра» могла нести до четырёх управляемых ракет Х-25.

В дальнейшем на МиГ-23БК были опробованы тяжёлые ракеты Х-29, предназначенные для поражения укреплённых и особо прочных сооружений (ВПП, укрытий, плотин и тоннелей). Эти ракеты оснащались мощной проникающей осколочно-фугасной боевой частью массой 320 кг. Х-29 разрабатывалась в МКБ «Молния» в двух исполнениях, различавшихся используемой ГСН — лазерной 24Н1 на Х-29Л и телевизионной «Тубус-2», созданной ленинградским НПО «Импульс» для Х-29Т и обеспечивающей захват только оптически контрастных целей, выделяющихся на фоне местности.

На «Кайре» ракеты Х-29Т наводились на объект поражения в режимах программно-корректируемого слежения (ПКС) или автономной коррекции (АК). Обнаружив цель и наложив на неё марку на прицельно-пилотажном индикаторе, лётчик осуществлял целеуказание ГСН ракеты и измерял с помощью лазерного дальномера дальность до цели. Затем по экрану ИТ-23М он уточнял прицеливание, приводя изображение цели в центр перекрестия. Для более точного совмещения изображения цели с перекрестием лётчик мог переключаться с широкого поля зрения ТВГСН ракеты, служащего в основном для обзора местности, на узкое при наведении, обеспечивавшее шестикратное увеличение изображения объекта атаки. При его удержании на цели проводилась яркостная и пространственная селекция видеосигнала с ТВГСН ракеты, после чего она переходила в режим автосопровождения цели. После пуска Х-29Т в режиме «ПКС» ракета шла к цели самостоятельно, выполняя «горку» с максимальным превышением над носителем в 2500 м и обрушивалась на атакуемое сооружение сверху. Ракета могла использоваться только в дневное время, по контрастным объектам и в хорошую погоду, когда наведению не мешали туман и дымка. При наличии облачности для того, чтобы ГСН ракеты после отделения «изделия» от носителя не потеряла цель, уйдя в облака, пуск производился с отключенным режимом «горка» — ракета сразу начинала пикировать на цель. При пуске в режиме «АК» функция «горка» отключалась автоматически. К достоинствам ракеты Х-29Т относились полная автономность наведения, защищённость от помех и исключительная точность — при дальности пуска 8 — 12 км она составляла 3–4 м. После отделения Х-29Т лётчик был свободен в манёвре и мог осуществить выход из атаки.

Тяжёлые ракеты потребовали использования авиационного катапультного устройства АКУ-58-1, оснащённого пневматическими толкателями, выводившими ракету при пуске на безопасное расстояние от носителя во избежание возникновения помпажа силовой установки и повреждения самолёта факелом мощного ракетного двигателя.

МиГ-27К из состава 911-го апиб заходит на посадку. Перед носовой стойкой шасси видна передающая антенна дополнительного канала станции СПС-141М. Аэродром Бранд, 13 мая 1991 г.

В качестве оружия самообороны на «Кайре» использовались ракеты Р-60 (Р-60М) с тепловой ГСН, подвешиваемые на АПУ-60-I или спаренные АПУ-60-II. Новые ракеты обладали повышенной эффективностью в манёвренном воздушном бою. Р-60 могла запускаться в широком диапазоне скоростей (от 600 км/ч до М=1,7) и высот полёта (от 30 до 10 000 м), имела минимальные ограничения по применению, могла поражать цели, маневрирующие с большими перегрузками, и обладала высокой поражающей способностью, рассекая цель ударом стержневой боевой части.

Первый полёт на опытном образце МиГ-23БК «32–26/1» (бортовой номер 361) был выполнен 30 декабря 1974 г. Ведущий лётчик — А. Г. Фастовец, а позднее В. Е. Меницкий. Со стороны заказчика ведущим лётчиком по «Кайре» выступал Герой Советского Союза А. С. Бежевец, к этому времени занимавший должность начальника 1-го Управления НИИ ВВС, специализировавшегося на истребительной, истребительно-бомбардировочной и бомбардировочной авиации. Генерал-лейтенант Бежевец, известный как прямой и дотошный человек, непримиримый к недостаткам, сделал очень много для доводки перспективной машины с уникальным новейшим оборудованием.

На испытания в 1975 г. вывели первый, а через год и второй опытный образец. Отработку ЛТПС предполагалось вести на подготовленной НПО «Геофизика» и НИИ радиопромышленности летающей лаборатории Ан-26К. На её борту разместили блоки «Кайры», запасные узлы, контрольно-записывающую аппаратуру, рабочие места, пульты и экраны, за которыми работала бригада инженеров-испытателей. Планировалось сначала испытать ЛТПС на летающей лаборатории, отработать функционирование её составляющих, проверить методики и алгоритмы. Однако отладка «Кайры» затянулась до 1976 г., и система сразу начала испытываться на истребителях-бомбардировщиках, причём с обнадёживающими результатами. Как вспоминал ведущий инженер по этой системе М. М. Шарапов, «как-то сразу у нас многое стало получаться». В итоге, большая часть подготовки системы прошла на боевых самолётах, а летающей лаборатории отводилась вспомогательная роль. Полёты на ней выполнял ведущий летчик НИИ РП Л. Тецман, от ОКБ Микояна в них участвовали штурманы-испытатели Л. Попов и В. Зайцев. В 1977 г. к первым двум машинам присоединились ещё две «Кайры» (бортовые номера 363 и 364). Для испытаний опытное производство НПО «Геофизика» подготовило 40 комплектов аппаратуры ЛТПС «Кайра-23».

После продолжительных испытаний, вызванных сложностью и принципиальной новизной прицельно-навигационного комплекса, машина была запущена в серию с конца 1978 г. на иркутском авиационном заводе. На вооружение самолёт приняли под наименованием МиГ-27К (изделие 23БК или 26) постановлением от 26 июля 1980 г. Этим же документом была поставлена на снабжение ЛТПС «Кайра-23». Серийное производство этой аппаратуры наладил оптико-механический завод в подмосковном Загорске. Всего предприятием в Иркутске до января 1983 г. в 24 сериях было выпущено 214 экземпляров МиГ-27К. В 1-й и 2-й сериях было по две машины, в 3-й — пять, с 4-й по 23-ю — по десять, а в последней — вновь пять машин. Стоит отметить, что два МиГ-27К первых серий были собраны на авиазаводе в Улан-Удэ из комплектов, поставленных из Иркутска. После приёмки их вернули в Иркутск, где машины были доработаны и получили новые серийные номера. Всего с учётом опытного образца, пары самолётов, изготовленных в Улан-Удэ и иркутских «Кайр» было изготовлено 217 МиГ-27К.