Первые серийные МиГ-21 Ф, которые получили внутреннее заводское обозначение E-6"l или изделие «72», были выпущены в количестве 30 экземпляров в 1959 году. На горьковском авиазаводе в 1960 году построили 69 машин. На этом производство модели закончилось, и ее сменила новая - МиГ-21Ф-13 (Е-6Т или изделие «74»). Самолет в основном отличался подкрыльевой подвеской двух управляемых ракет К-13 (Р-ЗС), при этом левая пушка НР-30 была снята, а боекомплект правой состоял из 30 снарядов.
Ракету К-13 полностью скопировали с американской «Сай-дуиндер» еще в середине 50-х годов. После того, как над территорией Китая был сбит американский истребитель, его правительство передало останки машины вместе с сохранившимися ракетами Советскому Союзу. В одном из конструкторских бюро оборонной промышленности очень быстро удалось создать отечественный аналог этого удачного управляемого снаряда. Его испытания успешно прошли на нескольких модификациях истребителя МиГ-19. после чего последние серии самолета стали вооружать этими ракетами.
Несколько опытных истребителей Е-6Т испытано в 1959 году. Наряду с этим второй опытный самолет Е6-2 доработали под концевую подвеску ракет К-13, для чего изменили форму крыла в плане и примерно с середины уменьшили его стреловидность с 57 град, до 48 град. Торцы нового крыла имели больший срез, и на них крепились пусковые устройства АПУ-13 для управляемых снарядов. Эта схема подвески ракет, так распространенная сейчас, испытывалась в Советском Союзе на Е6-2 с сентября 1960 года по апрель 1961. Однако оценив результаты испытаний, конструкторы не стали внедрять концевую подвеску ракет в серию.
МиГ-21 Ф-13 сменил на конвейере горьковского авиазавода МиГ-21 Ф в 1960 году. Было построено 132 машины. Выпуск в 1961 году составил 272 самолета, а в 1962 - 202. Параллельно с 1960 года эта модель строилась и на заводе «Знамя Труда». Производство изделия «74» для Советских ВВС завершилось в 1962 году в связи с внедрением в серию новой модификации.
Часть построенных машин экспортировали в Польшу, Чехословакию, ГДР и Китай. Причем производство МиГ-21 Ф-13 с небольшими конструктивными доработками наладили в Чехословакии и Китае. Самолеты этого типа экспортировались в арабские страны, приняли участие в ближневосточном конфликте летом 1967 года.
Захваченные израильтянами МиГ-21Ф-13 успешно прошли испытания у новых «хозяев» и были очень высоко оценены с точки зрения пилотажных качеств летчиками-испытателями израильских ВВС. Аналогичную оценку дали американские пилоты, также испытав у себя эту машину.
Правда, впоследствии все доработки самолета, значительно повышавшие его боевые возможности, все же ухудшали аэродинамику, и с точки зрения пилотажных качеств МиГ-21 Ф-13 оказался лучшим.
Попытки улучшить управляемость истребителя предпринимались еще на этапе испытаний опытных образцов самолета Е-6Т. После запуска МиГ-21Ф-13 в серийное производство на третьем экземпляре Е6Т-3 в носовой части установили переднее цельноповоротное горизонтальное оперение. В таком виде самолет прошел цикл испытаний, но новшество не было внедрено в серию и позднее доводилось на другой машине.
На базе Е-6Т построили еще ряд опытных самолетов. Точнее это были переделки уже созданных прототипов или серийных машин. На третьем экземпляре Е-6, обозначенном официально для ФАИ индексом Е-66, был установлен мировой рекорд скорости полета по прямой на базе 15-25 км. 31 октября 1959 года летчик-испытатель ОКБ Г. К. Мосолов пролетел базовый участок со средней скоростью 2388 км/ч. На другом доработанном самолете (Е-66А), за кабиной которого был установлен дополнительный топливный бак, а под фюзеляжем подвесили жидкостный ракетный ускоритель, этот же пилот 28 апреля 1961 года достиг динамического потолка 34 714 м и установил абсолютный мировой рекорд высоты полета.
Уже в процессе серийного производства на базе МиГ-21Ф-13 построили несколько летающих лабораторий для различных исследований. К лету 1963 г. на очередные испытания вышел первый из двух опытных самолетов с заводским шифром Е-6В. Требовалось изучить возможности истребителя выполнять посадку с увеличенным до 16-18 градусов углом атаки. На практике в боевых частях посадочный угол самолета ограничивался 10-11 градусами.
В отличие от серийных машин на Е-6В были установлены несдвигающиеся посадочные закрылки и хвостовая опора с амортизатором и роликом, расположенная в подфюзеляжном гребне. Система сдува пограничного слоя (СПС), ранее отработанная на одном из опытных самолетов, была отключена. Испытания, проводившиеся в и юле-августе, показали, что при посадках с большим углом атаки истребитель имеет малый запас продольной устойчивости, значительно ухудшенный обзор усложняет технику пилотирования и требует специальной подготовки пилота. В итоге такая посадка оказалась сложнее, чем с применением СПС.
Несколько ранее, с мая по июль 1960 года, проводились испытания второго опытного образца истребителя Е-5 на фунтовом аэродроме. Самолет был оборудован лыжным неубирающимся шасси со сменными лыжами - прямоугольной и круглой формы. Исследовались путевая устойчивость и управляемость фронтового. истребителя типа МиГ-21 при разбеге и пробеге на грунте.
В начале 60-х годов на опытном Е6Т-3 испытывали переднее горизонтальное оперение (ПГО) самолета (так называемый дестабилизатор) с целью улучшения управляемости на больших сверхзвуковых скоростях. В носовой части машины смонтировали две поворотные горизонтальные плоскости трапециевидной формы. Полученные данные по устойчивости, управляемости и взлетно-посадочным характеристикам истребителя с ПГО помогли впоследствии разработать в стране целый ряд интересных опытных самолетов.
Серийные МиГ-21Ф-13 обладали существенным недостатком: они не могли самостоятельно на большом расстоянии обнаружить цель. Наведение должно было осуществляться с земли (при перехвате), либо на небольшой дальности пилот обнаруживал цель визуально сам. Радиолокационный дальномер СРД-5, сопряженный с автоматическим самолетным прицелом АСП-5НД, позволял лишь измерять расстояние до цели и тем самым определять момент пуска самонаводящихся ракет Р-ЗС (К-13). Установка многофункциональной РЛС значительно повышала боевые возможности самолета. Поэтому одновременно с запуском фронтового истребителя МиГ-21Ф в серийное производство в ОКБ начали проектировать на его базе новый перехватчик МиГ-21П (заводской шифр Е-7). На самолете планировалось установить новую РЛС ЦД-ЗОТ, успешно внедренную до этого на серийном перехватчике Су-9.
Вариант такой станции для МиГ-21 назывался РП-21. В связи с большим диаметром антенны пришлось разработать новую носовую часть истребителя. К середине 1960-го испыты-вались уже первые три опытные машины МиГ-21 П. Причем Е7-1 взлетел еще в 1958 году, а Е7-2 - в январе 1960-го. Внешне от Ми Г-21Ф-13 они отличались носовой частью фюзеляжа с увеличенным диаметром воздухозаборника и большим радиопрозрачным конусом, под которым располагалась антенна РЛС. Перехватчик не имел пушечного вооружения, поражение цели производилось лишь двумя самонаводящимися ракетами К-13.
Система аварийного покидания самолета состояла из катапультируемого сиденья «СК» с защитой летчика фонарем от встречного потока воздуха. Е-7 были оснащены бортовой приемной аппаратурой «Лазурь» командной системы наведения «Воздух-1». Пилот мог вести поиск цели как самостоятельно (в обзорном режиме бортовой РЛС), так и по команде с земли. Изменение конструкции и установка нового оборудования практически не привели к увеличению полетного веса опытного самолета Е7-3. Он составлял 7400 кг с двумя ракетами К-13 и полным запасом топлива (2380 л) без подвесного бака. Летные данные перехватчика практически не отличались от характеристик фронтового истребителя. Однако в процессе испытаний выявился недостаточный радиус действия МиГ-21 П. К тому же неудовлетворительно работала РЛС.
Конструкторы нашли способ увеличить запас топлива на самолете. Но произошло это не сразу. В 1961 году для установления мирового рекорда высоты полета опытную машину Е6Т-1 (первый образец серийного МиГ-21Ф-13) доработали под установку жидкостного ракетного ускорителя У-21. Силовую установку также обновили, поставив усовершенствованный двигатель Р-11Ф2-300 с повышенной тягой. Кроме того, в связи с необходимостью размещения дополнительного обьема горючего и окислителя для ЖРД пришлось переработать топливную систему. За фонарем кабины в увеличенном гаргроте установили еще один топливный бак на 170 л.
Испытания самолета до и после установления мирового рекорда привели к внедрению ряда доработок на опытных и серийных машинах. В частности, новую модификацию двигателя и зафонарный топливный бак решили разместить на перехватчике. Так, в 1962 г. появилась новая модель истребителя МиГ-21ПФ с форсированным двигателем Р-11Ф2-300 и РЛС РП-21. Заводские испытания первой машины этого типа (Е7-4) провели в августе-сентябре.
Для улучшения путевой устойчивости на больших скоростях увеличили площадь подфюзеляжного гребня. Кроме того, приемник воздушного давления (ПВД) расположили не под носовым воздухозаборником, как на МиГ-21 Ф-13 и МиГ-21 П, а над ним. Изменился и фонарь кабины пилота.
После успешного завершения летных испытаний МиГ-21ПФ (изделие «76») был рекомендован к серийному производству и в конце 1962 года сменил на конвейерах горьковского авиазавода и московского завода «Знамя Труда» фронтовой истребитель МиГ-21Ф-13. В этом же году он был принят на вооружение ВВС и авиационных частей ПВО страны. С 1964 года в течение четырех лет выпускался его экспортный вариант. Первые экспортные МиГ-21ПФ поступили в Польшу и ГДР, а затем и в другие страны Варшавского Договора. После начала войны во Вьетнаме часть экспортных машин была отправлена в ДРВ для замены устаревших истребителей МиГ-17Ф. Вьетнамские перехватчики (МиГ-21 ПФ-В) незначительно отличались оборудованием. Под вьетнамскими знаками МиГ-21 впервые встретился в воздушном бою с лучшим американским истребителем того времени «Фантомом».
В серийном производстве перехватчик МиГ-21 ПФ непрерывно совершенствовался. Первые машины имели такой же узкий киль, как на МиГ-21 Ф. Затем его площадь увеличили до размеров у последних серийных МиГ-21 Ф-13. На модификации перехватчика МиГ-21ПФС ввели систему сдува пограничного слоя (СПС). Для этого оснастили новым двигателем Р-11Ф2С-300 с каналом отбора воздуха для системы СПС. В основании киля над соплом двигателя появился каплевидный контейнер тормозного парашюта. МиГ-21ПФС (он же Е-7СПС) выпускался недолго - его сменил перехватчик с новым вертикальным оперением, значительно увеличенным по площади. Улучшенный вариант назывался МиГ-21 ПФМ (изделие «77»). В экспортном исполнении выпускался под названием МиГ-21ФЛ.
После выпуска ряда серий изделия «77» в производство внедрили существенно доработанную модель - изделие «94». Этот вариант отличался установкой модифицированной РЛС РП-21М, а с первого самолета 15-й серии - и новой системой аварийного покидания перехватчика. Вместо катапультируемого кресла «СК» установили КМ-1, для чего пришлось спроектировать новый фонарь кабины пилота. Крышка фонаря открывалась вбок вправо по полету, а лобовое стекло имело свой неподвижный переплет. На МиГ-21 ПФМ (изделие «94») установили новую станцию предупреждения об облучении «Сирена-ЗМ», оптический прицел АСП-ПФ-21. В связи с частичной заменой оборудования перекомпоновали приборные панели в кабине. Штатной стала подвеска при взлете двух твердотопливных ускорителей СПРД-99 с тягой каждого 2500 кгс. На воздушном параде летом 1967 г. в Домодедове многие зрители обратили внимание на укороченный взлет МиГ-21 ПФМ (бортовой номер «78») со стартовыми ускорителями. Эффективность применения ускорителей и СПС на данной модификации истребителя можно подтвердить следующими цифрами:
длина разбега |
без СПРД-99 с минимальным дожиганием |
850- |
1350 м |
|
с СПРД-99 с максимальным дожиганием |
360 |
-430 м |
длина пробега |
с торможением колес |
1100- |
1250 м |
|
с торможением колес и выпуском парашюта |
850 |
-950 м |
|
с торможением колес, выпуском парашюта и использованием системы СПС |
420 |
-500 м |