Основной выпуск МиГ-21ПФС/ ПФМ на заводе № 21 пришелся на 1964, 1965 и 1966 гг., когда построили, соответственно, 320, 397 и 202 самолета. Перехватчики поступали как в авиацию ПВО, так и в ВВС. Однако, несмотря на то, что в номенклатуре вооружения значились средства для ударов по наземным целям, эффективность их применения была низка, в то время как фронтовая авиация остро нуждалась в высокоточном оружии. Поэтому 12 марта 1966 г. вышел приказ МАП «О расширении тактико-технических характеристик самолета МиГ-21», согласно которому последний требовалось доработать под систему вооружения класса «воздух-поверхность», состоящую из управляемой по лучу бортового локатора ракеты Х-66 (созданной с использованием элементов ракеты РС-2-УС) и прицельной системы на базе РП-21 М. Самолет с расширенными тактико-техническими возможностями следовало предъявить на ГСИ в июле того же года, однако машина была готова лишь к осени. В сентябре на ней успешно провели испытание ракеты Х-66, которая, в зависимости от режима полета носителя, имела дальность полета от 3 до 10 км и допускала пуск с высот от 500 до 5000 м. Пуски опытных ракет выполнили летчики-испытатели ОКБ-155 М.М. Комаров, П.М. Остапенко и А.Г. Фастовец, а также ГК НИИ ВВС Г.А. Горовой, B.C. Котлов, В.Г. Плюшкин и М.И. Бобровицкий. Ракета поступила на вооружение фронтовой авиации в 1968 г. На показе членам правительства летчик Плюшкин эффектно продемонстрировал качества нового оружия – с первого захода поразил радиолокатор-мишень.
Хотя многие строевые МиГ-21 ПФМ были оснащены новым вооружением на ремонтных предприятиях ВВС, применение ракет Х-66 с перехватчиков оказалось недостаточно эффективным, прежде всего, в силу невысоких ТТХ самой ракеты. Х-66 обладала низкой точностью, ее пуск мог выполняться только при хорошей видимости цели. Кроме того, при подвеске Х-66 значительно ограничивались режимы полета самолета и усложнялось его пилотирование.
Как уже упоминалось, в ВВС ГДР ряд доработанных МиГ-21 ПФ называли МиГ-21 ПФМ. Когда же в Восточную Германию начались поставки «настоящих» МиГ-21 ПФМ, возникла проблема с их обозначением. Во избежание недоразумений немцы решили их называть МиГ-21 СПС, так как они были оборудованы системой сдува погранслоя (в отличие от «доморощенных» МиГ-21 ПФМ с узким килем и без системы СПС). Интересно также, что первые поставленные в ГДР МиГ-21 ПФМ («изделие 94А») не были приспособлены для подвески пушечного контейнера ГП-9. После начала поставок в ГДР самолетов с такой возможностью этот вариант получил локальное обозначение МиГ-21СПС-К, где индекс «К» происходил от немецкого слова kanon – пушка.
В 1960-е гг. на базе МиГ-21 были созданы также беспилотные радиоуправляемые мишени с высокими летными характеристиками, соответствовавшие требованиям своего времени. Так, ОКБ-155 совместно с ЛИИ и Государственным специальным конструкторским бюро спортивной авиации при Казанском авиационном институте разработало имитаторы воздушных целей на базе выработавших свой ресурс МиГ-21 ПФ. С машин снимали бортовые РЛС и часть оборудования, вооружение и один топливный бак и на их место устанавливали аппаратуру дистанционного управления и приводные механизмы органов управления. Кроме того, на мишени ставили кассеты с ложными тепловыми целями и аппаратуру регистрации факта поражения или величины промаха. Оператор мишени мог находиться либо на земле, либо на самолете сопровождения. Катапультные кресла не снимали, так как мишени первоначально в обязательном порядке облетывали летчики.
МиГ-21Р в серийной конфигурации
Выпущенный в Чехословакии самолет-разведчик MiG-21 FR
После успешных испытаний самолета-мишени в ГК НИИ ВВС документацию на переделку строевых машин передали на львовский AP3, который до этого долгое время занимался переделками истребителей МиГ-15 и МиГ-17 в мишени МиГ-15М (М-15) и МиГ-17М (М-17).
Внешне самолет-мишень М-21 практически не отличался от базового МиГ-21 ПФ. По мере израсходования последних базовым самолетом для переоборудования стал истребитель МиГ-21 ПФМ, и парк беспилотных самолетов-мишеней с 1973 г. стал пополняться мишенями М-21М (т.е. маневрирующая). Взлетная масса М-21М составляла 8400 кг, максимальная скорость на высоте 10-11 км – 1800 км/ч, диапазон высот применения – от 50 до 14400 м, продолжительность полета достигала 106 минут, а максимальная перегрузка – 8,5 д.
В разведку – на сверхзвуке!Успех ранних версий МиГ-21 подтолкнул создателей этой машины к мысли, которую активно поддержало командование ВВС – на базе современного истребителя создать всепогодный сверхзвуковой тактический разведчик нового поколения. Самолет, получивший в ОКБ-155 название Е-7Р, спроектировали на базе перехватчика Е-7СПС, который оснастили сменными контейнерами для ведения различных видов разведки с малых и средних высот. Это вызвало необходимость внесения изменений в бортовую электросеть, а также установки трехканального автопилота АП-155. Самолет сохранял возможность использования в качестве перехватчика.