Были заново разработаны многие агрегаты и системы перехватчика, значительно обновлено БРЭО. Например, в кабине штурмана-оператора установили 4 современных прямоугольных индикатора. Вместо выдвижного теплопеленгатора самолет оснастили оптико-локационным комплексом с инфракрасным и лазерным каналами (его визирную головку разместили перед козырьком кабины). Обновили бортовой комплекс обороны, предусмотрев, в частности, контейнеры РЭБ на законцовках крыла. Применили модернизированную систему дозаправки топливом в воздухе с выдвижной штангой по правому борту. Машину оборудовали системой спутниковой навигации и аппаратурой для управления большой группой перехватчиков более ранних модификаций.
Для проведения испытаний было решено построить на нижегородском авиазаводе установочную партию из семи МиГ-31М, включая экземпляр для статиспытаний («изделие 05 стат.-. № 050101). Каждый из этих самолетов предназначался для испытаний по определенной программе. Однако в процессе их постройки программы скорректировали, в результате чего образовался «лишний» комплект радиолокационного оборудования (полный комплект БРЭО как обычно, устанавливался не на все опытные машины), которому быстро нашли применение. В Москве на опытном заводе ОКБ им. Микояна под него переделали самолет № 0503, при этом изготовили новую носовую часть, доработали некоторые другие элементы конструкции, в частности, гаргрот. Крыло и оперение остались прежними. Фактически получилась летающая лаборатория – некий гибрид МиГ-31М и более ранних версий перехватчика. Машине дали новый бортовой номер «051». Она была готова к полетам раньше, чем самолеты установочной партии, и 21 декабря 1985 г. экипаж испытателей в составе летчика Б.А. Орлова и штурмана Л.С. Попова поднял ее в воздух.
Год спустя, 27 декабря 1986 г., Орлов совершил первый полет на самолете с синим бортовым номером «052», который как по конструкции, так и по оборудованию полностью соответствовал новой модификации. По мере постройки самолетов установочной партии в Ахтубинск для участия в ГСИ направляли перехватчики с бортовыми номерами «053», «054», «055», «056» и «057». Почти все они конструктивно соответствовали борту «052», лишь последний самолет этой партии отличался некоторыми доработками, выполненными по результатам облета предыдущих машин. Например, на законцовках его крыла были установлены контейнеры со спецаппаратурой, имевшие небольшие вертикальные плоскости для улучшения путевой устойчивости. В ходе испытаний борт «052» разбился, а «051» после завершения запланированной для него программы полетов разобрали.
На рубеже 1990-х гг. началась отработка режимов боевого применения. Тут выяснилось, что стремление создать ракету сверхбольшой дальности, превосходящую по всем параметрам американскую AIM-54 Phoenix, сыграло роковую роль. Для ее ГСН были заданы все мыслимые и немыслимые режимы наведения, реализовать которые с достаточной степенью надежности при жестких габаритно-массовых ограничениях оказалось чрезвычайно трудно. На испытаниях ракета, повинуясь каким-то внутренним командам, упорно не хотела следовать к цели. Наконец-то в апреле 1994 г. Президент России Б.Н. Ельцин направил поздравительную телеграмму создателям самолета и его системы вооружения в связи с успешным проведением первых в мире испытаний по поражению воздушной цели на сверхбольшой дальности (228 км).
Однако после развала СССР, в условиях экономического спада, выделяемых на программу средств катастрофически не хватало, в результате доводку модернизированного комплекса перехвата, прежде всего его «начинки», завершить не удалось. Госиспытания МиГ-31М остались не оконченными. В серию самолет так и не попал. На базе изделия «05» разрабатывали и более совершенные версии МиГ-31М, о которых говорить пока еще рано.
Первый показ МиГ-31М состоялся в марте 1992 г. на аэродроме Мачулищи (под Минском), где борт «057» продемонстрировали высшему руководству России и некоторых стран СНГ среди других новейших образцов военной авиатехники. В августе 1995 г. этот же самолет представили широкой публике на авиасалоне МАКС-95.
Как уже говорилось выше, на рубеже 1970-х гг. в ОКБ-155 разрабатывался фронтовой бомбардировщик Е-155МФ. Предполагалось, что он сможет на высокой сверхзвуковой скорости прорывать ПВО противника, подавлять его радиолокационные средства и наносить с большой высоты ракетные и бомбовые удары по наиболее важным объектам. Внешний облик самолета был очень близок к будущему МиГ-31 и отличался носовой частью фюзеляжа с кабиной экипажа, в которой летчик и штурман располагались рядом. Вооружение подвешивалось на четырех подкрыльевых пилонах (например, противорадиолокационные ракеты Х-58) и под фюзеляжем в нишах (до 12 бомб калибром 500 кг). Однако к тому времени уже проходил испытания самолет Т-6 (будущий Су-24), военные отдали предпочтение ему, и работа над Е-155МФ была остановлена.
Прошло четверть века, и в 1995 г. на 41-м международном авиасалоне в Ле Бурже объединение МАПО «МиГ» представило проект многоцелевого фронтового истребителя МиГ-31Ф. По компоновке, конструкции и силовой установке он практически не отличался от серийного перехватчика. Предполагалось сохранить на прежнем уровне скоростные характеристики и дальность полета, а максимальную взлетную массу довести до 50 т. Для поражения воздушных целей МиГ-31Ф обладал возможностью применять новые ракеты Р-37. Р-77 и предназначенную для ближнего боя Р-73. Главной его особенностью было использование большинства находившихся на вооружении ВВС России управляемых ракет класса «воздух-поверхность», включая противорадиолокационные Х-31П и Х-25МП, противокорабельную Х-31А, а также предназначенные для поражения защищенных наземных объектов Х-58М и более легкие Х-29Л или X-29T. Вместо ракет можно было подвешивать корректируемые авиабомбы (три КАБ-1500Л или КАБ-1500ТК, или восемь КАБ-500Кр). Для управления оружием класса «воздух-поверхность» служил подвесной контейнер с лазерно- телевизионной аппаратурой. В смешанном варианте вооружения МиГ-31Ф мог брать на борт средства поражения как воздушных, так и наземных целей (например, четыре Х-31 и четыре Р-77), при этом оружие класса «воздух-поверхность» размещалось под фюзеляжем, а «воздух-воздух» – под крылом. Максимальная масса боевой нагрузки по расчету достигала 9 т. По желанию заказчика на самолете могли устанавливаться
