В качестве силовой установки рассматривались новейшие модификации двигателя РД-9БФ-2 и РД-9БФ-2с впрыском воды внутрь воздушного канала (для увлажнения поступающего внутрь него воздуха), что давало возможность в нужный момент на короткое время резко повысить тягу.
Постройку четырех опытных экземпляров модернизированного истребителя, получившего шифр изделия СМ-12, поручили серийному заводу №21 в Горьком. В конце 1956 г. три из них были практически закончены и отличались между собой небольшими конструктивными изменениями и расположением ПВД.
В начале 1957 г. два прототипа (первый и второй) поступили на заводские испытания. По сравнению с серийным МиГ-19С в конструкцию доработанного СМ-12/1 внесли немало изменений. В частности переработали носовую часть фюзеляжа (до шпангоута №2), которая получила новый удлиненный вперед и сужающийся к носу воздухозаборник с острой передней кромкой и двухпозици- онным центральным телом в виде конуса. Под шпангоутом №1 установили бак для впрыска воды в воздушный канал. Двигатели РД-9Б заменили на РД-9БФ (первоначально планировалось установить двигатели РД-9БФ-2 с тягой по 4100 кг, под которые и дорабатывался фюзеляж, но их поступление задерживалось). Начиная от шпангоута №35 переделали хвостовой кок под новые двигатели. Заменили эжектор сопла и установили новые тепловые экраны в двигательном отсеке (внутреннюю обшивку хвостовой части и силовой набор изготовили из жаропрочной стали, а наружную обшивку кока – из сплава АК-4-1). В киле разместили бак для воды емкостью 150 л. Смонтировали новый электромеханизм АПС-4МД, позволивший увеличить более чем в четыре раза (по сравнению с МиГ-19С) скорость перекладки стабилизатора на новый угол атаки.
Сняли фюзеляжную пушку НР-30, оставив две крыльевые. Радиодальномер СРД-1М заменили на СРД-5А «База-6», антенна последнего размещалась в носовом конусе. Появилась станция «Конус», а ответчик «Хром» заменили на «Барий». Установили новые обтекатели на щитках шасси, на подфюзеляжном гребне и на звеньесборниках. Установили трубки ПВД-4 на крыле и триммер на руле направления.
Третий прототип – СМ-12/3 – получил новые опытные двигатели РЗ-26 с тягой на форсаже по 3800 кг, построенные на базе РД-9БФ в моторостроительном ОКБ В.Н.Сорокина (филиале ОКБ А.А.Микулина в Уфе), а также более надежное бустерного управление цельно- поворотного стабилизатора и элеронами. Последнее достигалось путем замены бустеров БУ-14МС и БУ-13М на БУ- 14МСК и БУ-13МК. Кроме того, установили инфракрасный визир СИВ-52, совмещенный с прицелом АСП-5НВ-4 и дальномером СРД-5А «База-6».
СМ-12/3 на заводских испытаниях, январь-февраль 1957 г.
Как н СМ-12/2 самолет получил доработанную носовую часть фюзеляжа, а также новые двигатели Р3-26. За нарастание полетной массы пришлось расплатиться сокращением состава вооружения (снята фюзеляжная пушка НР-30) и уменьшением боекомплекта двух других до 73 патронов.
Однако испытания с двигателями РД- 9БФ-2 продолжались недолго, уже в конце августа от командования ВВС поступило распоряжение переоборудовать опытные самолеты под перспективные РЗ-26. Последние от применявшихся на серийных модификациях МиГ-19 РД-9Б отличались трехконтурной системой розжига форсажной камеры, наличием ограничителя нарастания давления топлива, конструктивными изменениями компрессора, турбины и форсажной камеры, а также местными усилениями отдельных узлов.
Все эти изменения вызвали по сравнению с РД-9Б увеличение запаса устойчивости по помпажу с закрытой лентой перепуска. За исключением нового радиодальномера СРД-5 «База-6», смонтированного на СМ-12/3, все остальные самолетные системы и агрегаты остались теми же, что и на серийном истребителе МиГ-19С.
Однако анализ весовой сводки однозначно свидетельствовал о нарастании взлетного веса истребителя. Стремясь ограничить эту тенденцию, конструкторы сняли фюзеляжную пушку, оставив только крыльевые НР-30 и ограничили их боекомплект до 73 патронов на каждую, это позволило ограничить рост массы 80 кг, что считалось приемлемой платой за проведенные доработки.
Постройка четвертого прототипа (СМ-12/4) в Горьком несколько задерживалась, т.к. на нем планировалось устранить основные эксплуатационные недостатки, выявленные при заводских испытаниях СМ-12/1 и СМ-12/3. К концу 1957 г. самолет находился в стадии окончательной сборки.
Первый полет и основной объем заводских испытаний на самолетах СМ- 12/1 и СМ-12/3 провел летчик-испытатель ОКБ К.К.Коккинаки. Максимальная скорость «тройки» достигла 1930 км/ч, а практический потолок – 18.000 м. Истребитель набирал потолок за 3,2 минуты. Таким образом, значительное приращение по скорости (почти 500 км/ч) и по высоте было достигнуто фактически только за счет введения регулируемого воздухозаборника без существенных конструктивных изменений, повышения взлетного веса и значительного увеличения мощности силовой установки.
В конце декабря «единичка» и «тройка» были предъявлены на госипытания, которые начались 17 марта 1958 г. Ведущим инженером был майор К.М.Осипов, ведущими летчиками-испытателями – полковники Л.М.Кувшинов, С.А.Микоян и В.С.Котлов. В облете самолета участвовали генерал-лейтенант А.С.Благовещенский, полковники Молотков, Ю.Антипов, Г.Т.Береговой, М.С.Твеленев и Захаров, выполнившие на двух машинах свыше 150 полетов.
Фактически СМ-12/1 использовался в роли летающей лаборатории для испытания двигателей, а на СМ-12/3 выполнялась основная программа, в ходе которой он показал максимальную скорость 1926 км/ч на высоте 12.500 м. Практический потолок увеличился до 17.500 м. Скороподъемность хоть и снизилась (высоту 10.000 м истребитель набирал за 2 мин, а 15.000 м без подвесных баков – за 4 мин), но все же вдвое превосходила таковую у F-100C. Самолет мог кратковременно выходить на высоту 20.000 м со сверхзвуковой скоростью.
Вместе с тем выявилась и некоторые недостатки, в перечне которых была, в частности, валежка при полете на больших числах М, особенно при перегрузке. Значительно возросли усилия при парировании крена в случае отказа гидроусилителей на сверхзвуковых скоростях, что делало полет небезопасным. Но в целом машина по технике пилотирования мало отличался от МиГ-19С. При стрельбе неуправляемыми реактивными снарядами удалось обеспечить устойчивую работу двигателей без применения локализато- ров и клапанов сброса топлива.
В целом по боевым качествам СМ-12 немного уступал опытным самолетам Е- 2А и Е-5, и его внедрение в серийное производство могло произойти гораздо быстрее, т к. большинство основных элементов планера и систем оставались прежними. Комиссия ГК НИИ ВВС все же рекомендовала вопрос о запуске в серию и принятии на вооружение самолета СМ-12 решить после устранения выявленных недостатков и проведения контрольных испытаний образца, подготовленного для серийного производства.
Однако в это время заканчивались летные испытания Е-6, ставшего прототипом для будущего легендарного фронтового истребителя МиГ-21. Одновременно форсированными темпами продолжалась его доводка для внедрения в серийное производство. «Шестерка» обладала более высокими характеристиками, чем самолеты семейства МиГ-19. На этом фоне работы по СМ-12 и другим модификациям МиГ-19 велись, в основном, для подстраховки в случае возможных неудач с МиГ-21.
Несмотря на создание модификаций МиГ-19СВ и СВК имевших улучшенные высотные характеристики, закрыть небо страны для американских разведчиков по прежнему не удавалось. Начавшееся развертывание баллистических ракет наземного и шахтного базирования, требовало проведения беспрецедентных мер по маскировке этих важнейших объектов. Доходило до невероятного: едва радары ПВО СССР выдавали сигнал о появлении американского «фотографа» в воздушном пространстве Советского Союза, как на объектах лежащих по курсу незванного гостя прекращались все работы, а сами они спешно маскировались.
Поэтому перед авиационными конструкторами вновь была поставлена задача дальнейшего повышения потолка истребителей-перехватчиков. Решая ее, ОКБ-155 на базе серийного МиГ- 19С создало опытную модификацию самолета-перехваичика, который получил шифр изделия СМ-50 (в документах встречается и обозначение МиГ-19СУ, те. МиГ-19С с ускорителем). В связи с установкой дополнительного разгонного двигателя самолет облегчили до предела, что повлекло (по сравнению с базовым МиГ-19С) существенные изменения как в конструкции самолета, так и в списке агрегатов.