На самолете одновременно с увеличением диаметра цилиндрической части центрального тела ВЗУ установили противопомпажные и взлетные створки на фюзеляже, дополнительные топливные баки в крыле и фюзеляже за кабиной летчика, перенесли антенны – штырьевую РСИУ-4В и рамочную АРК-54, увеличили площадь киля и подфюзеляжного гребня (фальшкиля). Обе машины имели двигатели Р11Ф-300 с регулируемыми створками реактивного сопла и системой кислородной подпитки, две встроенные пушки НР-30, причем патронные гильзы выбрасывались за борт. В состав вооружения также входил инфракрасный визир СИВ-52 и прицел АСП-5Н, совмещенный с радиодальномером СРД-1М. Такое сочетание прицела и дальномера позволяло вести прицельную стрельбу по целям типа бомбардировщик на дальности до 2000 м. В экипировку летчика входили высотно-компенсирующий костюм ВКК-ЗМ с гермошлемом ГШ-4М. Первоначально установленные катапультные кресла со шторкой заменили на «СК» с защитой летчика от набегающего потока фонарем кабины.

Ракета К-13 под крылом самолета МиГ-19С во время испытаний

В декабре 1958 года председатель ГКАТ П. Дементьев сообщал Главкому ВВС К. Вершинину:

«В ходе заводских испытаний МиГ-21 Ф получены максимальный статический потолок 20100 м (при М=1,1), это подтверждает возможность получения расчетного статического потолка 21000-22000 м. Максимальная скорость 2100 км/ч (М=2) на высоте 15000 м. Указанная скорость не является установившейся и в дальнейшем может быть повышена до 2300-2500 км/ч».

Несколько позже Е-6/2 оборудовали пусковыми устройствами ракет К-13 для исследований их старта с законцовок крыла в обеспечение разработки перехватчиков Е-150 и Е-152.

Постановлением Совета министров СССР от 1 апреля 1959 года председателем комиссии по проведению совместных испытаний МиГ-21 Ф назначили заместителя командующего 24-й Воздушной армией И.И. Пстыго. В состав комиссии также входили летчики-испытатели С.В. Петров от ГК НИИ ВВС, Г.А. Седов от ОКБ-156 и Ф.И. Бурцев от ЛИИ. Облетали самолет летчики М.Х. Халиев, В.В. Яцун, С.А. Микоян, В.Г. Иванов, B.C. Котлов.

Самолет довольно быстро прошел испытания. В акте по их результатам, утвержденном в ноябре 1959 года, отмечалось, в частности, что «самолет имеет хорошие пилотажные качества, устойчивую работу двигателя, простое управление и может эксплуатироваться с аэродромов второго класса. Для повышения боевых возможностей самолета МиГ-21 Ф на больших скоростях и высотах считать необходимым провести отработку на нем вооружения – двух ракет К-13 и одной пушки НР-30 и организовать в кратчайшие сроки выпуск МиГ-21 Ф с этим вооружением».

С 25 июня 1960-го по 20 апреля 1961 года в ГК НИИ ВВС на самолетах МиГ-21 Ф (№ 72210206 и № 72210207), оборудованных балочными держателями БДЗ-58-21, испытывали НАР АРС-212М или С-24, бомбы ОФАБ-100-120, ФАБ-250М-54, ФАБ-250М-58 и ФАБ-500М-54, а также зажигательные баки ЗБ-ЗбО. Ранее были испытаны НАР С-5М в блоках УБ-16-57М. Ведущими на этом этапе государственных испытаний были инженеры В.К. Ефимов и Н.В. Горохов, летчики М.Х. Халиев и В.В. Яцун.

Особенно трудными были испытания снарядов АРС-212М, поскольку из-за попадания в двигатель пороховых газов он выключался. Для борьбы с этим явлением на самолете установили клапан сброса давления топлива. Пока дорабатывали машины, от дальнейших испытаний АРС-212М отказались, сосредоточив усилия на С-24, вошедших впоследствии в состав вооружения истребителя.

В результате испытаний было определено, что максимальная приборная скорость МиГ-21 Ф с двумя С-24 и подвесным топливным баком (ПТБ) не должна была превышать 1000 км/ч до высоты 8500 м (без ПТБ – 1100 км/ч до 8300 м) и чисел М= 1,3 выше 8500 м (без ПТБ – М= 1,4). Практическая дальность полета на высоте 11000 м достигала 1090 км, ас ПТБ – 1300 км.

Первый опытный МиГ-21Ф-13

МиГ-21 Ф-13 с ракетами К-13

Несмотря на значительное несоответствие летных характеристик заданным, МиГ-21 Ф приняли на вооружение в качестве легкого фронтового истребителя. В этом же году на Горьковском заводе № 21 развернулось его серийное производство. Еще во время государственных испытаний в правительстве СССР рассматривался вопрос об организации серийного производства МиГ-21 Ф в Чехословакии и Китае. Изучался вариант установки на истребитель системы дозаправки топливом в полете.

Второй и третий опытные самолеты МиГ-21 Ф переоборудовали в экспериментальные Е-6Т. На обеих машинах переднюю стойку шасси оснастили демпферами «шимми» вместо механизма разворота.

Е-6Т/1 предназначался для полетов на динамический потолок. На этой машине под обозначением Е-66 (для прессы) после замены двигателя на Р11Ф2-300 тягой, увеличенной до 6200 кгс, и автоматики регулирования центрального тела с возросшим «выходом» летчик Г.К. Мосолов 31 октября 1958 года установил мировой рекорд скорости 2388 км/ч. Год спустя он же в горизонтальном полете достиг скорости 2504 км/ч, что соответствует числу М = 2,38. В 1960 году К.К. Коккинаки установил мировой рекорд скорости 2148,66 км/ч на замкнутом маршруте протяженностью 100 км. Год спустя, 28 апреля, Мосолов вновь удивил мир, поднявшись на Е-66А на высоту 34714 м. Самолет был оснащен ускорителем с ЖРД СЗ-20М5А, разработанном в ОКБ A.M. Исаева (тяга на уровне моря 3000 кгс). Предыдущий рекорд, принадлежавший США и установленный на F-104F, был перекрыт на 3201 м.

Пользуясь случаем, отмечу, что в декабре 1963 года на «Старфайтере» под обозначением NF-104A с дополнительным ЖРД LR121-NA-1 фирмы «Рокетдайн» (тягой 2720 кгс на высоте 10700 м) был достигнут динамический потолок 36850 м. До высоты 9-12 км полет этой машины осуществлялся с помощью ТРД, затем следовал разгон до скорости, соответствующей числу М = 1,8, и лишь после этого включался ЖРД и самолет переводился в набор высоты под углом тангажа около 50о. За 100 секунд работы ЖРД набиралась высота около 30500 м, и далее полет осуществлялся практически по баллистической траектории. В отличие от отечественного Е-66А американский самолет предназначался не для рекорда, а для исследовательских целей.

Кроме описанных доработок, на первом Е-6Т для центровки установили в носовой части фюзеляжа дополнительный груз, заострили носик пилона подвесного топливного бака и козырек фонаря летчика путем установки прозрачного обтекателя.

На Е-6/ТЗ исследовали двигатель Р11Ф-300 с регулируемым форсажем, увеличили емкость основных топливных баков на 140 л. Радиостанцию РСИУ-4В («Миндаль») заменили на РСИУ-5 («Дуб-5»), установили креновый автопилот КАП-1. Кроме этого, на Е-6Т/3, в обеспечение работ по Е-8, отрабатывалось переднее горизонтальное оперение. Все самолеты Е-6Т оснащались катапультным креслом «СК». Разрабатывался вариант Е-6Т/4, на котором планировалось заменить вычислитель ВРД-1 на «Удар», а СИВ-52 – на «Самоцвет».

Одновременно с разработкой МиГ-21 Ф началась подготовка его серийного производства на заводе № 21 им. С.Орджоникидзе в Горьком. Первые десять истребителей собрали в 1959 г. Самолет оказался технологичным в серийном производстве и имел большие перспективы для последующих модификаций.

Общий вид держателя БДЗ-60-21 на самолете МиГ-21Ф-13 с подвеской ракеты К-13

В ходе подготовки МиГ-21Ф (изделие «72») к запуску в серийное производство главный инженер завода Т.Ф. Сейфи поставил задачу обеспечения качества, надежности и ресурса с первого серийного самолета. Для проведения конструктивно-технологической отработки, необходимой для стабильности монтажей в серийном производстве с учетом взаимозаменяемости и производственной технологичности, выделили первую машину. Приказом по заводу создали комплексные бригады по зонам сборки самолета под руководством начальников бригад и ведущих конструкторов предприятия.