Самолет «346» представлял собой цельнометаллический среднеплан. Фюзеляж состоял из трех частей. Носовая часть являлась телом вращения с контуром, образованным профилем NACA 00121-0,66-50. Далее следовала часть цилиндрической формы и хвостовая, круглое поперечное сечение которой плавно переходило в вертикальный овал. Снизу фюзеляжа находилась убираемая посадочная лыжа. Носовую часть корпуса занимала герметическая кабина летчика, ложе размещалось горизонтально так, что он находился в лежачем положении лицом вниз. Такая компоновка рабочего места пилота применялась с целью снижения лобового сопротивления фюзеляжа. Под стать ей была и система спасения летчика в случае аварии. Кабина крепилась к фюзеляжу на взывных болтах и в форсмажорной ситуации отделялась от самолета. У задней стенки кабины размещался небольшой парашют, который стабилизировал ее положение в свободном падении. Ложе имело свое катапультное устройство. Оно выбрасывало летчика из самой кабины через несколько секунд после ее отделения.

Силовая установка «346» состояла из двухкамерного жидкостного ракетного двигателя «Вальтер» общей тягой у земли 3740 кг, а на высоте - 4000 кг. Суммарный запас горючего (керосин), окислителя (азотная кислота) и перекиси водорода составлял 1900 кг. Он обеспечивал работу ЖРД на полной тяге в течение двух минут. В более экономичном режиме работала одна камера.

Крыло самолета имело стреловидность, составляющую 45" по линиям четвертей хорд. Оно было набрано из профилей типа NACA-0,012-0,55-1,25, имевших относительную толщину 12%. Площадь крыла -19,87 м2. Посадочная механизация состояла из отклоняемых закрылков.

Элероны состояли из двух секций с кинематической связью внутренних и внешних частей элеронов, которая могла изменяться летчиком. На малых скоростях углы отклонения всех секций элеронов должны быть одинаковы, а на больших -отклоняться были должны только внешние секции (при испытаниях самолета передаточное число от ручки управления к внутренним секциям элеронов было сделано в два раза меньше, чем к внешним). Самолет имел Т-образное оперение. Стабилизатор - подвижный (углы отклонения от -2"40' до +2"). Рули высоты состояли из двух секций, отклонявшихся, как и элероны, на разные углы. Над стабилизатором размещалась небольшая подвижная поверхность - так называемый падцель. При небольших движениях педалей управления отклонения руля поворота должны были происходить от боковой аэродинамической силы на падцель при отклонении последнего. При больших отклонениях педалей управление должно было переключаться непосредственно на руль. В ходе дальнейших работ падцель упразднили.

Самолет рассчитывался на достижение скорости, соответствующей примерно М-2. Стартовый вес по расчетам должен был составлять 5230-5300 кг.

Осенью 1946 г. самолет привезли в ЦАГИ и приступили к продувке в трубе Т-101. Входе экспериментов было установлено, что на больших углах атаки на крыле образуется резко выраженный концевой срыв потока, распространяющийся почти на все крыло и приводящий к полной потере продольной устойчивости. Это было естественным, т. к. крыло по всему размаху было набрано из однотипных профилей. Однако элероны даже в условиях срывного обтекания сохраняли удовлетворительную эффективность. Ранний срыв потока на крыле удалось существенно уменьшить установкой на верхней стороне крыла аэродинамических перегородок.

Летные испытания «346» начались в 1948 г. на аэродроме в Теплом Стане. В качестве самолета-носителя использовался один из попавших на территорию СССР американских бомбардировщиков Боинг В-29. Самолет «346» подвешивался к балке под правым крылом В-29 между мотогондолами.

Еще до полетов этой машины на планере «Краних» отрабатывалось управление аппаратом при лежачем положении летчика. В ЛИИ проводились испытания и доводка отделяемой кабины с катапультным устройством. Подъем и отделение кабины в полете велись с помощью носителя-бомбардировщика В-25. Перед полетами «346» с работающим ЖРД проводились испытания его планерного варианта, который не предназначался для полетов с ЖРД. Планерный вариант самолета назывался «346-П». На нем отрабатывалась методика буксировки и сброса с самолета-носителя, проверялась устойчивость в свободном полете при различных центровках, отрабатывалось пилотирование и посадка на лыжу без подкрыльных костылей. Внешне «346-П» почти не отличался от самолета, на нем были сняты обтекатели лыжи в убранном положении и установлены обтекатели подкрыльевых костылей. Вес планера составлял 1180-2180 кг. Испытывал «346-П» инженер-летчик 1-го класса Вольфганг Цизе, который к тому времени уже имел почти 20-летний стаж самостоятельной летной работы (он окончил летную школу при авиационном институте в г. Ганновере). Ведущим инженером по испытаниям был В. Я. Молочаев.

5 мая 1949 г. была завершена постройка самолета, на котором установили двигатель, правда, пока еще в макетном, то есть в нерабочем состоянии. Этот самолет назывался «346-1». В течение лета и сентября 1949 г. проводилась наземная подготовка его к летным испытаниям. Первый полет состоялся 30 сентября. Вес самолета составлял 3145 кг. Отцепка«346-1», который пилотировал В. Цизе, произошла на высоте 9700 м. Выяснилось, что самолет обладает рядом недостатков в управлении. Эти недостатки были присущи планеру «346-П», но тогда летчик не счел их опасными. На «346-1» ситуация оказалась иной - на ряде режимов полета производить эволюции не представлялось возможным. Несмотря на трудности летчик все же смог овладеть управлением. Однако расчет на посадку был произведен недостаточно точно, и самолет подошел к земле на повышенной скорости (примерно 310 км/ч). После первого касания земли он взмыл на высоту 3-4 м и пролетел еще 700-800 м. При втором приземлении посадочная лыжа самолета сложилась, и дальнейший пробег до полной остановки самолет совершил на фюзеляже. Ложе летчика и система привязных ремней оказались также не совсем надежными. При резком торможении на пробеге В. Цизе значительно сдвинулся вперед, ударился лицом о передний поперечный раскос кабины и потерял сознание. К счастью, травмы, полученные летчиком, оказались не тяжелыми, и через некоторое время после лечения в госпитале он смог вернуться к летной работе.

Для выяснения причин аварии была создана комиссия во главе с летчиком-испытателем Н. С. Рыбко. Комиссия пришла к выводу, что причиной аварии стал неполный выпуск посадочной лыжи. В аварийном акте было записано: «Единственной возможной причиной неполного выпуска лыжи в полете... явились неправильные действия летчика Цизе, выразившиеся в том, что он не полностью нажимал на кнопку сцепления рычага выпуска лыжи. В результате рычаг лебедки работал вхолостую, и лыжа не была поставлена на замок». К этому заключению можно добавить, что из-за трудностей, возникших в управлении, все внимание летчика, видимо, сосредоточилось на пилотировании самолета, и именно поэтому он не полностью нажимал кнопку сцепления рычага выпуска лыжи.

После аварии самолет был отремонтирован, на нем произвели ряд доработок, а затем перевезли в ЛИИ. Там на машине летал летчик-испытатель Петр Иванович Казьмин. Основное внимание в его полетах уделялось пилотажным качествам «346-1». ЖРД не включался. В первом же полете лыжа снова не встала на замок. Однако посадка, произведенная на снег, окончилась вполне благополучно, и «346-1» оказался почти не поврежденным. Через некоторое время П. И. Казьмин произвел второй полет, в котором «346-1» буксировался самолетом Ту-2 на высоту около 2 км, затем был отцеплен и совершил свободный полет. Посадка опять не удалась, поскольку произошла с недолетом. Вновь потребовался ремонт.

После постройки второго самолета, который имел обозначение «346-3», провели наземную отработку ЖРД. С получением удовлетворительных результатов приняли решение о летных испытаниях с работающим двигателем. Предпочтение отдали летчику В. Цизе, имевшему наибольший опыт полетов на «346».

И вот наступил день полета с ЖРД. В-29 с подвеской самолета «346-3» стартовал с аэродрома в Луховицах, который имел более длинную взлетно-посадочную полосу, чем в Теплом Стане. На высоте около 10 км аппарат был отцеплен. ЖРД включился, и «346-3», быстро разгоняясь, свечой пошел вверх. Он пролетел перед самой кабиной носителя и продолжал набирать высоту. Зрелище было впечатляющим, но недолгим. Скоро летчик сообщил, что самолет неуправляем, после чего ему дали команду катапультироваться. Катапультное устройство сработало безотказно, и В. Цизе приземлился на парашюте. Выводы комиссии ЛИИ МАП об испытании изделий «346»: «Самолет «346» является экспериментальным самолетом-лабораторией, задачей которого является исследование полетов с транс- и сверхзвуковыми скоростями; для этой цели самолет снабжен специальной регистрирующей установкой, динамометрической подвеской крыльев, двойными элеронами, рулями высоты с различной аэродинамической компенсацией и двухкамерным ЖРД. Старт самолета «346» производился с самолета-матки В-29, оборудованного специальной подвесной системой, позволяющей отделение лаборатории «346» на высотах 8000-10000 м».

Всего было изготовлено два летных экземпляра самолета: «346-1» и «346-3», которые имели работающую силовую установку ЖРД. «346-3» отличался от «346-1» большим углом стреловидности горизонтального оперения, меньшей толщиной профиля Г.О.3 и отсутствием посадочных щитков, Самолет «346» имел металлическую конструкцию, за исключением герметической кабины летчика, которая выполнена из дерева.

Старт самолета-матки происходил при отцепке со скоростью полета 300 км/ч на высоте 9300 м. Достижение высоты 10000 м, предусмотренной в программе, было затруднено из-за того, что самолет-матка имел аэродинамические свойства, ухудшеные подвеской самолета «346» под крылом. На больших высотах снижалась скороподъемность, и значительное время набора высоты утомляло летчика.

В процессе испытаний были достигнуты следующие летные характеристики самолета «346»: максимальная высота полета 12000-13000 м, максимальная скорость 950 км/ч, наибольшее число М = 0,9-0,95 в горизонтальном полете, максимальная скороподъемность 100 м/с. Предполагаемая скорость пикирования в последнем полете с работающим ЖРД была сверхзвуковой.