Борьба с высотными разведчиками всегда была особой «головной болью» советской ПВО. Для этого еще со времен войны пытались создать истребитель-перехватчик с дополнительным жидкостным ракетным двигателем (ЖРД), но самолет с комбинированной силовой установкой неизменно оказывался непригодным к эксплуатации. Однако другого способа достать противника на большой высоте в начале 1950-х гг. не существовало – первые 3PK еще только разрабатывались. К тому же, в это время ведущие авиационные державы мира, будто сговорившись, стали оборудовать свои реактивные перехватчики небольшими ЖРД. Так что решение Совета Министров СССР от сентября 1953 г. о постройке истребителя с ракетным ускорителем, который мог бы перехватывать цели на высотах более 20 км, вполне соответствовало мировым тенденциям.
Ввиду сложности задачи было принято решение поручить ОКБ-155 построить сначала экспериментальный самолет с целью исследования самой возможности применения комбинированной силовой установки для достижения больших высот полета. 19 марта 1954 г. вышло соответствующее Постановление Совмина СССР и ЦК КПСС № 473-213, а 24 марта – приказ МАП № 189, предписывавшие построить такой самолет на базе МиГ-19. Однако анализ путей создания машины показал, что ее лучше делать на базе не двухдви-гательного, а легкого однодвигательного истребителя. Благодаря меньшему полетному весу его максимальная скорость сможет превысить 2000 км/ч, а потолок достичь 25 км.
МАП и руководство ВВС поддержали это предложение, и в октябре 1954 г. правительство предписало ОКБ-155 создать самолете одним ТРД и одним ЖРД в двух вариантах: первый – чисто экспериментальный, второй – истребитель-перехватчик. Последний следовало построить в двух экземплярах: один – с двумя 30- мм пушками НР-30, другой – с системой управляемого ракетного вооружения К-5 и бортовой РЛС.
Работы над высотным перехватчиком, получившим название Е-50, начали в феврале 1954 г. Самолет проектировали на базе фронтового истребителя Е-2, в котором в связи с установкой ЖРД изменили хвостовую часть фюзеляжа и доработали топливную систему. ЖРД типа С-155 тягой 3800 кгс разместили в основании киля, а компоненты горючего – в фюзеляже (самовоспламеняющийся керосин ТГ-02 и азотную кислоту АК-20 в качестве окислителя, а также перекись водорода типа «Т» как рабочее тело для вращения турбо-насосного агрегата подачи топлива и окислителя в ЖРД). Надо сказать, что задача их безопасного размещения оказалась чрезвычайно сложной. В частности, для этого пришлось несколько удлинить фюзеляж, проложить трубы аварийного слива ракетного топлива, применить специальные кислотостойкие материалы и покрытия и т.д. В качестве основного двигателя использовался вариант РД-9Б с расширенным диапазоном высоты и скорости полета, получивший обозначение РД-9Е (его тяга на форсаже составляла 3300 кгс). Жизнедеятельность летчика на больших высотах обеспечивал скафандр типа СИ-3 с прозрачным гермошлемом, в который был вмонтирован плоский иллюминатор. Катапультная установка – такая же, как на Е-2, с защитой летчика фонарем.
Постройку первого опытного Е-50/1 (бортового номера самолет не имел) закончили 4 ноября 1955 г. Первый вылет на нем 9 января следующего года совершил летчик-испытатель ЛИИ В.Г. Мухин. Испытания показали, что увеличение массы и изменение центровки самолета усложнили управление им не только в воздухе, но и на земле. Мухин отмечал, что на рулении машиной управлять трудно, особенно на заснеженной ВПП, в связи с чем рекомендовал заменить свободноориентирующуюся переднюю стойку шасси на управляемую. Длина разбега при взлете с полной заправкой всеми компонентами топлива, но без включения ЖРД, составляла около 3000 м, поэтому при неудовлетворительной работе основного двигателя на режиме форсажа от пилота требовалось либо прекращать взлет, либо включать ракетный ускоритель. Кроме того, при полете на дозвуковых скоростях наблюдались самопроизвольные толчки педалей, сила которых с увеличением высоты возрастала. При достижении М=0,87-0,98 появлялась так называемая «валежка», устранить которую до конца так и не удалось.
В 12-м по счету полете Мухин впервые включил ускоритель. В дальнейшем ЖРД, как правило, запускали на высоте 6600 м, и продолжение набора выполняли под углом в 30°. Максимально достигнутая высота составила 16250 м. После 17-го полета на самолет установили новый двигатель РД-9Е 4-й серии, а также металлический фонарь кабины с термозащитой и маленькими круглыми иллюминаторами. 14 июля 1956 г. в ходе 18-го полета Е-50/1 в результате отказа двигателя потерпел аварию, получив серьезные повреждения. Фюзеляж переломился в районе средней части, нос сильно деформировался, правую консоль крыла оторвало, закрылки погнулись, а шасси полностью было выведено из строя. Мухин же оказался практически невредим. Расследовавшая аварию комиссия под председательством начальника отдела летных испытаний МАП Л.В. Чистякова установила, что причиной случившегося стал производственный дефект топливного насоса-регулятора ТРД. Также было отмечено, что косвенной причиной аварии стал ограниченный обзор через новый фонарь кабины.
Поскольку в выполненных полетах ЖРД работал удовлетворительно, 25 августа 1956 г. вышло очередное Постановление Совмина СССР и ЦК КПСС № 1195-613, согласно которому требовалось не только продолжить испытания высотного перехватчика, но и начать производство опытной серии Е-50 на заводе № 21 в Горьком.
Постройка второго Е-50/2, отличия которого от Е-50/1 были минимальны, завершилась 7 декабря 1956 г. Ведущим летчиком-испытателем этого самолета назначили В.П. Васина из ЛИИ. 3 января 1957 г. он поднял машину в небо, а уже 18 февраля в третьем полете запустил ускоритель. В ходе первых 25 полетов Васину удалось достичь максимальной скорости 2470 км/ч, набрать высоту 25580 м и продержаться 4 минуты в горизонтальном полете на высоте 20000 м. Известно также, что к июлю на Е-50/2 в общей сложности выполнили 43 полета, из них 20 – с включением ЖРД. В конце января 1958 г летчику-испытателю Ю.А. Гарнаеву предстояло проверить на этой машине аварийный сброс фонаря. На высоте 1500 м из-за неправильного срабатывания механизма аварийного сброса фонарь ударился о заголовник катапультного кресла, разбил заднюю неподвижную часть фонаря, повредил расположенные в гаргроте тяги управления самолетом, после чего пробил в нескольких местах обшивку правой консоли крыла и, пролетев рядом с хвостовым оперением, упал на землю. Гарнаев сумел посадить поврежденную машину.
В августе 1956 г. на опытном производстве ОКБ-155 был заложен третий экземпляр самолета. В отличие от первых двух, Е-50/3 стал настоящим перехватчиком, вооруженным двумя пушками НР-30 и прицелом АСП-5Н. Для размещения радиооборудования на нем удлинили носовую часть фюзеляжа, кроме того, заострили переднюю кромку воздухозаборника, установили механизм разворота передней опоры
