К сожалению, несмотря на увеличенный объем топливной системы, расширить радиус действия истребителя практически не удалось Оказалось, что по мере выработки горючего центровка самолета недопустимо смещалась назад, поэтому количество вырабатываемого топлива пришлось ограничить. Дальность полета МиГ-21С на высоте 10000 м составляла без ПТБ – 1240 км, с одним подфюзеляжным ПТБ на 490 л – 1490 км, а с тремя ПТБ на 490 л (без ракет) – 2100 км В НАТО МиГ-21С получил кодовое обозначение Fishbed-J.
Первый (вверху) и второй предсерийные экземпляры МиГ-21С (завод. №№95210101 и 95210102)
Прототип истребителя МиГ-21СМ
МиГ-21СМ стал одним из самых массовых вариантов «двадцать первого»
В январе 1965 г, на базе МиГ-21С создали носитель ядерного оружия МиГ-21СН (Е-7Н. где Н – от слова носитель), под фюзеляжем которого можно было подвесить атомную бомбу типа РН-25 (позднее – других типов) Эти машины выпускались серийно в небольшом количестве
После этого конструкторы подготовили к запуску в серию экспортную модификацию нового самолета – МиГ-21М («изделие 96», е экспортной документации также обозначался Е-7М) На этой машине устанавливался тот же двигатель, но в экспортном исполнении – Р-11Ф2СК-300 (изделие «37Ф2СКХ где К означало «коммерческий, при этом сам самолет имел ряд существенных отличий от базовой модели. Вместо станции РП-22 применили более старую РП-21МА, сопряженную с доработанным автоматическим прицелом АСП-ПФД По требованию зарубежных заказчиков, пушку ГШ-23Л с боезапасом в 200 снарядов разместили не в контейнере, а в нижней части фюзеляжа перед центральной балкой подвески ПТБ Пушка крепилась на выдвижном лафете и легко опускалась для осмотра или ремонта В связи с ее установкой сократили объем второго фюзеляжного топливного бака, Поэтому подвесной бак пришлось увеличить до 800 л, изменив его форму таким образом, что расстояние от его нижнего контура до поверхности ВПП осталось прежним. Под каждой консолью крыла, как и на МиГ-21С, крепились два пилона, правда, ракеты Р-ЗР из состава вооружения экспортной модели исключили. Масса пустого самолета составляла 5350 кг, а максимальная взлетная – 9800 кг.
В 1969 г московский завод № 30 построил первые 9 серийных МиГ-2Ш. Выпуск этой модификации продолжался до 1971 г. За это время на истребитель стали устанавливать перископ ТС-27АМШ. МиГ-21М е нескольких незначительно отличавшихся между собой вариантах поставляли в Билгарию, ГДР, Египет, Польшу, Сирию. Румынию. ЧССР и Югославию Вариант для стран Варшавского договора получил заводской шифр «изделие 96А». его также иногда называли МиГ-21М вариант «А», Лицензию на выпуск самолета приобрела Индия, и первый экземпляр МиГ-21М индийского производства был передан ВВС этой страны 14 февраля 1973 г.
Еще при разработке МиГ-21С была предусмотрена установка на нем нового, более мощного (тяга на максимальном режиме – 4070 кгс, на форсаже – 6490 кгс) двигателя Р-13-300. обладавшего к тому же увеличенным запасом газодинамической устойчивости и широким диапазоном режимов форсажа с плавным изменением тяги Однако оь появился когда самолет уже строился серийно. К этому моменту выяснилось что размещение пушки в фюзеляже МиГ-21М является удачным решением, которое можно применить и на самолете для советских ВВС. Эта идея плюс новый двигатель легли в основу нового варианта «двадцать первого», который получил обозначение МиГ-21СМ Кроме того, у самолета существенно изменили состав оборудования и номенклатуру вооружения Локатор РП-22 был сопряжен с прицелом АСП-ПФД. специально модернизированным для ведения ближнего воздушного боя, а в кабине появились зеркала заднего обзора. На четырех узлах в различных сочетаниях могли подвешиваться ракеты Р-ЗС, Р-ЗР блоки УБ-16-57УМ или УБ-32, бомбы (их калибр был ограничен 100 кг) и зажигательные баки, На внутренних пилонах допускалась установка многозамковых балок для подвески бомб.
МиГ-21СМ стал одним из самых массовых вариантов "Двадцать первого" в советских ВВС и заслужил репутацию одного из лучших в мире легких истребителей. В 1969 г. он сменил МиГ – 21С на стапелях завода №21, где выпускался под шифрами "изделие 95М" и "изделие 15" по 1974 г включительно. в НАТО эта модификация получила обозначение Fishbed-О