10月4日，乌克兰在发射一枚导弹。与此同时，俄罗斯的一架图－154客机发生爆炸并落入黑海。
10月12日，俄罗斯安全会议秘书鲁沙伊洛和乌克兰安全会议秘书马尔丘克正式向新闻界宣布，10月4日在黑海上空失事的图－154客机是被乌克兰防空部队演习时发射的导弹击中的。乌克兰防空军司令已于18日辞职。
10月4日下午，正在执行从以色列首都特拉维夫至俄罗斯新西伯利亚航班任务的一架俄罗斯西伯利亚航空公司图－154客机在飞临黑海上空时突然坠毁。此时飞机的高度是10100米左右。机上77名乘客和机组人员全部遇难。乘客中大部分是到俄罗斯旅游的以色列人。恰巧此时一架亚美尼亚航空公司的安－24飞机在附近6100米的高度飞行，驾驶员看见了图－154爆炸并坠毁的过程。亚美尼亚飞行员立刻向俄罗斯空中管制部门通报了飞机爆炸的事实。该飞行员说，图－154飞机在坠入大海后又发生一次爆炸。
空难发生时，乌克兰正在附近举行多兵种联合军事演习。对此次空难的原因，立刻出现三种说法：发生恐怖事件，飞机发生机械故障，飞机被乌克兰导弹击中。
对这三种说法，俄罗斯首先否定了机械故障之说，西伯利亚航空公司总经理菲利耶娃表示，坠毁的这架图－154客机是该公司最好的飞机之一，机组人员都经验丰富，飞机起飞前进行了严格的技术检查，而且从地面和空中的联系中没有任何发生故障的迹象。与此同时，以色列方面也基本上否定了恐怖事件的说法，以色列的机场安全检查是非常严格的，不可能让恐怖分子把爆炸物带上飞机。事发不久，美国五角大楼根据收集到的数据显示，认为客机是被乌克兰军队演习时发射的一枚导弹击中的。乌克兰总统库奇马马上否定了这种说法。他在同普京总统的通话中对俄罗斯飞机在黑海坠毁的事件表示慰问，并强调指出，所谓乌克兰发射的导弹击毁图－154飞机的说法绝对没有根据。普京总统也表示，根据该导弹的技术参数，不可能发射到图－154客机飞行的空域。他认为，在专家提出调查结果之前不应过早评论此事。
事故发生后，俄总统普京立刻召集国防部长伊万诺夫等人商讨解决办法。普京总统还与以色列总理沙龙通了电话，就调查事故的原因问题交换了意见，商定两国有关部门配合行动。俄罗斯成立了以安全会议秘书鲁沙伊洛为首的事故调查委员会。
事故调查委员会立刻前往俄南部城市索契，开始事故调查工作。由于飞机坠毁的海域水深达2000米以上，打捞记录飞行数据的“黑匣子”是不可能的。唯一可能作为调查证据的是飞机残骸。俄罗斯方面加紧在出事水域打捞各种残留物。
事实上，俄罗斯方面在事故发生后已经将怀疑的重点放在导弹击中的说法上。俄方要求乌克兰方面提供军事演习过程中发射导弹的详细数据资料。对乌克兰方面提供的第一批资料，俄方感到很不满意，要求乌方提供更加详尽的数据资料。根据航空管制部门提供的线索，机组人员在最后时刻的对话中曾经有人问到：“飞机哪儿被击中了？”这是一个重要线索。
当时的目击者不仅是亚美尼亚航空公司的飞行员，车里亚宾斯克航空公司的雅克－40飞机也是目击者。据亚美尼亚航空公司飞行员达维德回忆说：“我当时正在6100米的高度飞行。在10100米左右的高度有一架图－154。通常我们不注视其他飞机。但是我们发现刚才飞机飞行的方向出现一团火光，烟雾腾腾。我们一下子未反应过来发生了什么事情。机长加利克问地面调度：‘怎么，我们这里在搞演习吗？’地面不解地反问到：‘没有啊，你们想什么呢？’达维德继续说：‘我们看见图－154爆炸了。’地面问到：‘什么图－154，你们疯了吗？’”由于飞机上有乘客，雅克－40按照地面的指示，立刻离开了出事地点。达维德说，他后来看到的已经不是飞机，简直是一堆垃圾从天空散落下去。
事故调查委员会根据从黑海打捞上来的遗体和飞机残骸，逐渐确信图－154系被导弹击中的，因为飞机残骸中有图－154飞机以外的物体，对遇难者尸体的检查表明，死者是被爆炸物致命的。随着调查工作的继续，调查人员还发现了C－200Д导弹的残片。
C－200Д地对空导弹是C－200系列中最先进的，目前俄罗斯和独联体国家的防空部队都装备这种系统。按照设计，C－200地对空导弹是在敌方强烈无线电干扰的情况下打击现代和未来敌机和敌人的空中指挥系统的。C－200Д导弹的战术技术性能包括：最小射程7公里，最大射程300公里，最低目标高度50米，最高目标高度35000米，最低目标速度每秒300米，最高目标速度每秒1200米。
那么导弹是如何击中图－154飞机的呢？据俄军事专家介绍，C－200Д导弹本身没有敌我信号识别装置，这种装置安装在地面站。地面站锁定目标后，导弹借助雷达寻找打击目标。如果地面系统错误地锁定目标，则悲剧不可避免要发生。可能的情况是，地面系统在寻找目标时同时发现了两个目标：无人驾驶的靶机和图－154客机。由于图－154的体积比靶机大，C－200Д的地面系统锁定了它并发出错误的打击指令。
乌克兰方面遇到了大麻烦，首先，在经济上它要对西伯利亚航空公司和遇难旅客作出赔偿，其次，在政治上，乌克兰议会已经要求国防部长辞职并追究有关人员的刑事责任。议会认为，军人从一开始就知道飞机是被乌克兰导弹击中的，他们在故意误导舆论，欺骗总统，使乌方陷入尴尬境地。俄罗斯媒体讽刺乌克兰说，既然没有本事，干嘛需要那么复杂的武器，没有钱还天然气债务，怎么有钱“玩”导弹。幸亏俄罗斯和乌克兰之间是一种特殊的关系，否则这戏还真不好收场。
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