16 марта 1961 года на летную станцию прибыл первый опытный экземпляр перехватчика Е-152. Согласно правительственному заданию, истребитель предназначался для перехвата и уничтожения самолетов противника, летящих со скоростями до 1600 км/ч на высоте 10000 м и со скоростями до 2500 км/ч на высоте 20000 м и выше на встречнопересекающихся курсах. С учетом рекомендаций летчиков-испытателей ОКБ-155 А.В.Федотова и Г.К.Мосолова, проводивших летные испытания опытных Е-150 и Е-152А, а также материалов испытаний, на самолете пришлось ввести целый ряд конструктивных изменений по сравнению с первоначальным вариантом эскизного проекта. Площадь крыла Е-152 увеличили с 34 до 40 м² за счет большей концевой хорды, а стреловидность по передней кромке при этом уменьшилась до 53°47' (относительная толщина у корня составляла 3,5%, на концах - 5%). Законцовки имели большой срез, к которому крепились пилоны подвески ракет К-9, (большая концевая хорда была необходима для увеличения жесткости подвески ракет). В итоге форма крыла в плане стала трапециевидной. Конструкторы таким образом рассчитывали уменьшить удельную нагрузку на крыло, устранить тряску законцовок и вибрацию элеронов.

Изменение конструкции крыла позволило увеличить колею шасси, что обеспечивало повышение устойчивости самолета при маневрировании на аэродроме. Путевую устойчивость самолета решили повысить увеличением хорды киля и площади подфюзеляжного гребня (таким образом, повышалась общая эффективность вертикального оперения). В нижней части фюзеляжа располагался один тормозной щиток, а в хвостовой части (в корне подфюзеляжного гребня) - контейнер с тормозным парашютом типа ПТ-5605-58. Все рулевые поверхности имели гидравлическое управление. Гидросистема работала на гидросмеси АМГ-10 при давлении 210 атмосфер. Первый установленный на самолете двигатель Р15-300 развивал тягу на максимальном режиме до 6620 кг, на форсаже - 9935 кг. Е-152, как и Е-150, для резкого кратковременного повышения тяги был оборудован эжектором. Топливо размещалось в шести фюзеляжных, а также передних и задних крыльевых баках. Общая емкость топливной системы составляла 4930 л. Под фюзеляжем мог подвешиваться дополнительный бак на 1500 л.

Е-152 имел такую же конструкцию воздухозаборника, как и Е-152А. На цилиндрическом основании конуса располагалась перфорированная зона для слива пограничного слоя с целью повышения коэффициента восстановления полного давления перед компрессором. Система катапультирования обеспечивала защиту летчика фонарем. Первый опытный экземпляр перехватчика Е-152-1 (машина имела красный бортовой номер "152-1") перевезли из сборочного цеха опытного производства на испытательный аэродром 16 марта 1961 года. Перед первым полетом вместо РЛС в носовой части фюзеляжа установили центровочный груз весом 263 кг. 21 апреля самолет впервые поднял в воздух Г.К.Мосолов. С 21 апреля 1961 года по 8 января 1962 года, а затем с 20 марта по 11 сентября 1962 года было выполнено 67 полетов, из них 51 полет - без ракет, пять полетов (30-й и с 39-го по 42-й) - с макетами ракет К-9, и 11 - без концевых АПУ. Все взлеты перехватчика выполнялись при включенном форсаже. В четвертом полете центровочный груз не устанавливался.

Максимальная скорость с ракетами на высоте 16200 м составила 2650 км/ч (взлетный вес при этом был равен 14730 кг). Без подвесок высоту 15000 м Е-152-1 набирал за 4 минуты 44 секунды, а с подвеской ракет - за 5 минут 55 секунд. Высоту 22000 м - соответственно за 6 минут 40 секунд и 8 минут 50 секунд. Без вооружения потолок достигал 22680 м. 7 октября 1961 года состоялся полет на установление мирового рекорда скорости на замкнутом 100-километровом маршруте. Средняя скорость составила 2401 км/ч. А 7 июня 1962 года Мосолов установил на этой машине абсолютный мировой рекорд скорости полета на базе 15-25 км - 2681 км/ч. После 44-го полета (в нем была достигнута скорость, соответствующая числу М=2,28 на высоте 19300 м) была обнаружена поперечная трещина фонаря кабины в его задней части. Причиной стало местное ослабление материала (стекла) и концентрация температурных деформаций. Испытания постоянно прерывались из-за неполадок в силовой установке. На машине сменили пять двигателей, но ни один из них не работал надежно.

На втором опытном экземпляре Е-152-2 попытались устранить недостатки, выявленные в процессе летных испытаний Е-152-1. Он отличался двумя особенностями. Первая заключалась в том, что для увеличения запаса продольной устойчивости изменили порядок выработки топлива. Вторая - в том, что улучшили систему отсоса пограничного слоя с перфорированной поверхности носового конуса воздухозаборника. Топливная система самолета, как и на первом опытном экземпляре, состояла из шести фюзеляжных и четырех крыльевых баков общей емкостью 4930 л. Под фюзеляжем также можно было подвешивать один подвесной топливный бак емкостью 1500 л. Основным элементом системы аварийного покидания самолета являлось катапультируемое кресло СК-2. В качестве основного оборудования использовались (или должны были использоваться, но не были установлены) УКВ-радиостанция РСИУ-5 ("Дуб-5"), автоматический радиокомпас АРК-10 ("Ингул"), ответчик СРО-2М ("Хром"), дальномер СОД-57МУ, автопилот АП-39, бортовая аппаратура системы "Смерч" ("152-У"), РЛС "ЦП-1" и другие приборы. Вооружение Е-152-2, как и на первом экземпляре, состояло из двух ракет К-9-155, пусковые устройства которых располагались на законцовках крыла.

Е-152-2 поступил на летную станцию 8 августа 1961 года, а 21 сентября состоялся его первый полет. В отличие от первого экземпляра, на машину планировали установить систему вооружения "Смерч" (впоследствии внедренную на перехватчиках Ту-128 и МиГ-25П) с РЛС "ЦП-1". После 16-го полета в начале июля 1962 года испытания, проводимые летчиком ОКБ П.М.Остапенко, были прекращены из-за постоянных неполадок в силовой установке. И на этом самолете двигатель Р15-300 работал ненадежно. На первом из установленных двигателей произошел прогар лопаток. На втором, третьем и четвертом постоянно происходила утечка масла в полете. В отчете по заводским испытаниям отмечалась надежная работа автоматики подвижной обечайки воздухозаборника. В полетах поведение самолета было проверено до скорости 2740 км/ч и до высоты 22500 м без подвесок, а также до скорости, соответствующей числу М=2,28 на высоте 18000 м с двумя макетами ракет К-9 на законцовках крыла. Пилотирование самолета Е-152-2 практически не отличалось от пилотирования Е-152-1. Закрытие программы испытаний ракет К-9 привело к прекращению полетав на Е-152-2.

На самолете Е-152/1, который получил официальное название Е-166, установлено три мировых рекорда:

• 7 октября 1961 г. летчиком-испытателем А.В. Федотовым установлен мировой рекорд скорости по замкнутому 100 км маршруту. Достигнута средняя скорость 2401 км/ч..

• 7 июля 1962 г. летчиком-испытателем Г.К. Мосоловым установлен мировой рекорд скорости. На мерной базе 15-25 км в двух направлениях достигнута средняя скорость 2681,7 км/ч. В одном из заходов самолет развил скорость свыше 3000 км/ч.

• 11 сентября 1962 г. летчиком-испытателем П.М. Остапенко установлен мировой рекорд высоты на базе 15-25 км, равный 22670 м. При этом была выдержана скорость 2500 км/ч.

Техническое описание самолета Е-152.

По аэродинамической схеме Е-152 представлял собой среднеплан цельнометаллической конструкции с треугольным крылом.

Фюзеляж состоял из головной и хвостовой частей. Головная часть по своей конструкции полумонокок. Лобовой воздухозаборник с неподвижным радиопрозрачным трехступенчатым конусом и управляемым в полете кольцом (обечайкой). Хвостовая часть фюзеляжа по конструкции монокок. Обшивка ее выполнена из тонких стальных листов с приваренным к ним гофром. В хвостовом гребне установлен тормозной парашют щелевого типа ПТ-5605-58.

Крыло треугольное стреловидностью 53?47' с тонким профилем ЦАГИ С-9С: у корня - 3,5%, на конце - 5%.

Силовая установка состояла из ТРД Р-15-300. Форсажная камера соединялась с двигателем телескопически. Охлаждение двигательного отсека в полете осуществлялось отбором воздуха из канала за счет скоростного напора. Выход воздуха в атмосферу происходило через эжекторную щель между газовой струей и хвостовым коком фюзеляжа. На земле охлаждение осуществлялось за счет разрежения внутри фюзеляжа, создаваемого эжектирующим действием газовой струи. Вход воздуха в этом случае производилось через впускные клапаны на наружной обшивке. Общая емкость топливных баков - 4960 л. Предусматривалась подвеска ПТБ емкостью 1500 л.

Шасси трехстоечное с гидроазотной амортизацией. Передняя стойка полурычажного типа, убиралась в фюзеляж вперед против полета. Стойка оборудовалась механизмом возврата колеса в нейтральное положение. Основные стойки прямостоечного типа, при уборке укладывалась в крылья, а колеса, разворачиваясь относительно стоек, убирались в фюзеляж. Передняя стойка оснащалась колесом КТ-93 размером 660х160, основные стойки - колесами КТ-69/4 размером 880х230.

Оборудование включало в себя: РЛС ЦП-1, счетно-решающий прибор ВБ-158 с комплектом датчиков, автопилот АП-39, систему САЗО-СПК, курсовую систему КСИ, авиагоризонт АГД-1, навигационно-пилотажные приборы системы "Путь-2", УКВ радиостанцию РСИУ-5 "Дуб-5", радиополукомпас АРК-10 "Ингул", радиоответчик системы опознавания СРО-2М "Хром", активный ответчик СОД-57МУ.

Вооружение самолета состояло из двух ракет К-9. Подвеска осуществлялась с помощью АПУ установленных на законцовках крыла.