Максимальная скорость с ракетами на высоте 16200 м составила 2650 км/ч (взлетный вес при этом был равен 14730 кг). Без подвесок высоту 15000 м Е-152- 1 набирал за 4 минуты 44 секунды, а с подвеской ракет – за 5 минут 55 секунд. Высоту 22000 м – соответственно за 6 минут 40 секунд и 8 минут 50 секунд. Без вооружения потолок достигал 22680 м. 7 октября 1961 года состоялся полет на установление мирового рекорда скорости на замкнутом 100-километровом маршруте. Средняя скорость составила 2401 км/ч. А 7 июня 1962 года Мосолов установил на этой машине абсолютный мировой рекорд скорости полета на базе 15-25 км – 2681 км/ч. После 44-го полета (в нем была достигнута скорость, соответствующая числу М=2,28 на высоте 19300 м) была обнаружена поперечная трещина фонаря кабины в его задней части. Причиной стало местное ослабление материала (стекла) и концентрация температурных деформаций.
Испытания постоянно прерывались из-за неполадок в силовой установке. На машине сменили пять двигателей, но ни один из них не работал надежно.
На втором опытном экземпляре Е-152-2 попытались устранить недостатки, выявленные в процессе летных испытаний Е-152-1. Он отличался двумя особенностями. Первая заключалась в том, что для увеличения запаса продольной устойчивости изменили порядок выработки топлива. Вторая – в том, что улучшили систему отсоса пограничного слоя с перфорированной поверхности носового конуса воздухозаборника.
Топливая система самолета, как и на первом опытном экземпляре, состояла из шести фюзеляжных и четырех крыльевых баков общей емкостью 4930 л. Под фюзеляжем также можно было подвешивать один подвесной топливный бак емкостью 1500 л.
Основным элементом системы аварийного покидания самолета являлось катапультируемое кресло СК-2. В качестве основного оборудования использовались (или должны были использоваться, но не были установлены) УКВ-радиостанция РСИУ-5 («Дуб-5»), автоматический радиокомпас АРК-10 («Ин- гул»), ответчик СРО-2М («Хром»), дальномер СОД-57МУ, автопилот АП-39, бортовая аппаратура системы «Смерч» («152- У»), РЛС «ЦП-1» и другие приборы. Вооружение Е-152-2, как и на первом экземпляре, состояло из двух ракет К-9-155, пусковые устройства которых располагались на законцовках крыла.
Е-152-2 поступил на летную станцию 8 августа 1961 года, а 21 сентября состоялся его первый полет. В отличие от первого экземпляра, на машину планировали установить систему вооружения «Смерч» (впоследствии внедренную на перехватчиках Ту-128 и МиГ-25П) с РЛС «ЦП-1». После 16-го полета в начале июля 1962 года испытания, проводимые летчиком ОКБ П.М.Остапенко, были прекращены из-за постоянных неполадок в силовой установке. И на этом самолете двигатель Р15- 300 работал ненадежно. На первом из установленных двигателей произошел прогар лопаток. На втором, третьем и четвертом постоянно происходила утечка масла в полете. В отчете по заводским испытаниям отмечалась надежная работа автоматики подвижной обечайки воздухозаборника.
В полетах поведение самолета было проверено до скорости 2740 км/ч и до высоты 22500 м без подвесок, а также до скорости, соответствующей числу М=2,28 на высоте 18000 м с двумя макетами ракет К-9 на законцовках крыла. Пилотирование самолета Е-152-2 практически не отличалось от пилотирования Е-152-1.
Закрытие программы испытаний ракет К-9 привело к прекращению полетов на Е-152-2. Летные испытания этой машины были выполнены в объеме 60%. Самолет решили переоборудовать в новый вариант Е-152П, который был задуман как базовый самолет для разработки истребителя-перехватчика с более совершенной системой навигации и перехвата.
Е-152П был рассчитан под установку усовершенствованного двигателя Р15Б-300 и внешне отличался от Е-152-2 высоким гаргротом, тянувшимся до основания киля, а также новым фонарем без плоского лобового стекла. Гаргрот увеличили в связи с установкой трех дополнительных накладных топливных баков на фюзеляже за кабиной летчика. Общая емкость топливной системы составляла 6690 л (из них в накладных баках – 1760 л). Под фюзеляжем можно было подвешивать один подвесной топливный бак емкостью 1500 л. Общий максимальный вес топлива (с подвесным баком) достигал 6800 кг.
В отличие от Е-152, эжекторы были заменены сужающимися-расширяющимися соплами, что уменьшило их длину на 253 мм. Хвостовое оперение Е-152П было идентично хвостовому оперению Е-152. Крыло также не отличалось от крыла самолета Е-152 за исключением небольшого аэродинамического гребня на нижней поверхности (на полуразмахе) и расположения ракет на законцовках. Для снижения нагрузки крыло оборудовали двумя законцовками большой площади, что увеличило его размах (по сравнению с крылом Е-152) на 1507 мм. Кроме того, в носовой части фюзеляжа Е-152П установили переднее горизонтальное оперение (ПГО) с размахом 3,50 м, которое предназначалось для улучшения продольной устойчивости при переходе звукового барьера.
Важной особенностью Е-152П стала установка на нем новой усовершенствованной системы вооружения. Ее основу должен был составлять радиолокатор «Ураган-5Б-80» (позднее этой станции дали название «Смерч»), рассчитанный на управление крупногабаритными тяжелыми ракетами класса «воздух- воздух» К-80. В процессе работы над новым вариантом РЛС ее главный конструктор Ф.Ф.Волков, пришедший в ОКБ-339 в ноябре 1958 года, организовал разработку на базе ранее созданных бортовых локаторов ряда новых блоков с характеристиками, превышающими характеристики блоков станции «Ураган-5Б». Прежде всего это касалось антенного блока разработки НИИ-17.
Еще во время работы над проектом Е- 152П конструкторами рассматривался целый ряд вариантов крыльевой подвески вооружения, начиная с традиционного (пилоны под крылом) и кончая самым необычным (пилоны на отогнутых законцовках крыла). Однако по аэродинамическим и прочностным соображениям первоначально решили все же остановиться на способе, принятом для перехватчика Е-152. Ракеты К-80 подвешивались непосредственно на усеченных законцовках крыла через АПУ. Аналогичная система вооружения «Смерч» (такой же локатор и те же ракеты) устанавливалась и на тяжелом дальнем перехватчике Ту-128 (первоначально называвшемся Ту-28) ОКБ-156 А.Н.Туполева.
Опытный экземпляр перехватчика Е-152П, как уже упоминалось выше, был построен путем переделки Е-152-2. Построенная машина несколько отличалась от той, которую теоретически спроектировали и рассчитали в эскизном проекте. Реальной машине присвоили название Е-152М. Первоначально установленное цельноповоротное ПГО было в процессе испытаний снято (при этом на фюзеляже остались следы его неповоротной корневой части).
Е-152М проходил испытания, но и его постигла участь предшественников. Моторостроители так и не сумели довести двигатель. Кроме того, пуски ракет с АПУ, расположенных на срезах крыла, дали неудовлетворительные результаты. Из-за недостаточной жесткости законцовок ракета при пуске сходила с АПУ нестабильно, продолжала полет по непредсказуемой траектории и в результате теряла цель. Этот недостаток попытались устранить установкой концевых пилонов, отогнутых вниз на 90°, и выполнявших функцию концевых стабилизирующих поверхностей. Кроме того, рассматривалась возможность увеличения жесткости концевой части крыла при пуске ракет путем дополнительной установки в том же месте среза крыла небольших загнутых вверх законцовок. Однако анализ показывал, что, несмотря на возможность некоторого улучшения условий схода ракет с АПУ, по сравнению с подвеской на полуразмахе крыла (как это было на Е-152А) они были хуже. Поэтому доработку законцовок крыла на Е-152М производить не стали, и пуски опытных ракет пришлось прекратить. На месте срезов крыла установили нормальные законцовки.
Испытания системы «Ураган-5» были приостановлены в 1961-1962 годах практически на начальном этапе в связи со сложностью входящих компонентов и запаздыванием процесса их создания, а также
