За Е-4 последовал прототип Е-5, на котором стоял двигатель АМ-11. Е-5 впервые поднялся в небо 9 января 1956 г., но уже 20 февраля самолет вышел из строя в результате пожара, случившегося при наземных гонках двигателя. Самолет вернули на завод для ремонта. Полеты возобновились 26 марта. Испытания показали, что прототип Е-5 с двигателем АМ-11 летает на 700 км/ч быстрее прототипа Е-4, на котором стоял ТРД АМ-9, Однако, ТРД АМ-11 все еще страдал множеством «болезней». Очередной поджар на земле вновь задержал проведение летных испытаний.
Е-5 снова отправили на завод. Здесь укоротили на 40 см носовую часть фюзеляжа для смещения центра тяжести самолета. Емкость внутренних топливных баков была увеличена с 1570 до 1810 литров.
Модернизированный и отремонтированный Е-5 вернулся в Жуковский 1 апреля 1957 г.Всего для проведения программы летных испытаний было построено два прототипа Е- 5 и пять предсерийных самолетов. Государственные испытания самолет прошел успешно, после чего был запущен в серийное производство под обозначением МиГ-21.
Прототип Е-5 отличился от Е-4 двигателем. На Е-5 был установлен ТРД АМ-11, который обеспечил прирост в скорости примерно в 700 км/ч. Первый полет на Е-5 был выполнен 24 июня 1955 г. В НАТО самолету присвоили кодовое наименование Fishbed.
Опытный E-6/I отличался от своих предшественников новым двигателем и одинарным подфюзеляжным гребнем. На Е-6/1 в ходе заводских испытаний разбился летчик-испытатель ОКБ Микояна В.А. Нефедов.
МиГ-21, первое поколение
Предсерийный самолет Е-6
Лучшие результаты на испытаниях продемонстрировал прототип Е-5, он был и рекомендован к принятию на вооружение ВВС Советской Армии в качестве стандартного истребителя-перехватчика. Три предсерийных самолета получили обозначение Е-6. На них ставились усовершенствованные двигатели АМ-11, которые обозначались как Р-11Ф-300, тягой 3880 кгс (на форсаже 5740 кгс). На самолетах Е-6 вместо имевшихся на Е-5 двух небольших подфюзеляжных килей был смонтирован один подфюзеляжный киль большей площади, установленный по продольной оси самолета. Стабилизаторы установлены ниже, удлинено сопло, изменена форма фонаря кабины. Выше стабилизаторов на бортах фюзеляжа появились небольшие обтекатели, а весовые балансиры управляемых стабилизаторов были уменьшены в размерах. На верхней законцовке киля появились стекатели статического электричества.
Вместо двух воздушных тормозов, как у прототипа Е-5, был поставлен один большей площади. По сторонам фюзеляжа в его задней части появилось по одному небольшому воздухозаборнику.
Вся программа МиГ-21 оказалась под угрозой после седьмого испытательного полета самолета Е-6. В этом полете на высоте 18 000 м отказал двигатель. Летчик-испытатель Нефедов вместо катапультирования решил попытаться сохранить опытную машину, посадив ее в режиме планера на аэродром ЛИИ в Жуковском. На посадке самолет перевернулся и загорелся. Нефедов получил тяжелейшие травмы и через несколько часов скончался в госпитале.
Программу летных испытаний продолжили на Е-6/2 в 1957 – 1958 г.г. На втором прототипе стояли закрылки увеличенной площади, а законцовки крыла были выполнены срезанными с установленными на них экпериментальными направляющими для ракет воздух-воздух. Под плоскостями крыла смонтировали пилоны для УР воздух-воздух К-13. Данное крыло стало стандартным для всех истребителей МиГ-21 ранних модификаций. На испытаниях прототип Е-6/2 на высоте 12 050 м показал скорость 2,05 Маха.
Летные испытания третьего Е-6 начались в декабре 1958 г. На этом самолете, закамуфлированным обозначением Е-66, было установлено в 1959 и 1960 г.г. два мировых рекорда скорости полета. В рамках программы самолета Е-8 на Е-6/3 было поставлено небольшое переднее горизонтальное оперение. Самолет в данной конфигурации обозначался Е-6Т/3.
На третьем прототипе Е-6 было установлено небольшое переднее горизонтальное оперение, после чего самолет стал обозначаться Е-6Т/3. Под плоскостями крыла установлено по одному пилону для подвески УР К-13. В дозвуковом полете ПГО свободно «плавало» по потоку, в сверхзвуковом – жестко фиксировалось.
МиГ-21Ф-13 ВВС Советского Союза в экспозиции Центрального музея вооруженных сил в Москве. Под каждой плоскостью крыла установлено только по одному пилону, киль – с короткой хордой. На заднем плане просматриваются истребители МиГ-15 (слева) и МиГ-17 (справа).