Опыт проектирования и испытаний перехватчиков Е-150 и Е-152 как нельзя лучше пригодился конструкторам микояновского КБ при создании высокоскоростного перехватчика, т. е., можно сказать, технические предпосылки к 1960 г. существовали. К моменту, когда ОКБ А. И. Микояна официально поручили создание скоростного многоцелевого самолета, облик новой машины уже существовал в прорисовках. Но основной вал работ, конечно же, начался с официального открытия программы.
Существует такая версия. В 1959 г. А. И. Микоян, только что вернувшийся с авиационной выставки в Ле-Бурже, предложил встреченному им случайно в коридоре ведущему конструктору ОКБ Я. И. Селецкому «нарисовать перехватчик по типу «Виджилента». Только для полетов со скоростью 3000 км/ч и без особых «мудростей» с механизацией крыла…» Таким образом Микоян дал «зеленый свет» разработке, о которой, по правде говоря, он знал еще до своей поездки во Францию. Кроме него с неофициальными «прикидками» по типу «Виджилента» был знаком в КБ и начальник бригады проектов Р. А. Беляков. Трудно предположить, что Микоян был не в курсе, ибо к разработке компоновки привлекались, помимо отдела проектов, и другие основные подразделения ОКБ.
Спустя совсем короткое время после начала проектирования стала очевидной глобальность предстоящих работ: надо было разработать и создать все принципиально новое — от методов конструирования и технологии производства до концепции применения.
Военные сразу Же заинтересовались проектом: ПВО требовался скоростной высотный перехватчик, а ВВС — новый разведчик и самолет- носитель баллистической ракеты. Заложенные в проекте тактико-технические данные (скорость М=3 и потолок 20 ООО м) позволяли сделать и перехватчик, и разведчик на основе единой конструкции.
В 1960 г. было принято принципиальное решение, а в феврале 1961 г. вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, согласно которому ОКБ А. И. Микояна поручалась разработка самолета Е-155 в вариантах перехватчика (Е-155П) и разведчика (Е-155Р). На каждую из модификаций самолета военные выдали свои тактико-технические требования. 10 марта генеральный конструктор А. И. Микояном издал приказ по ОКБ о начале проектирования.
Работа над проектом закипела с большим энтузиазмом. Достаточно скоро появилось несколько компоновок фюзеляжа с двумя двигателями. Из многих вариантов расположения двигателей в конце концов остановились на проверенной и наиболее оптимальной схеме — рядом. Влияла ли на конструкторов компоновка «Виджилента», но они отказались от традиционного для фирмы лобового воздухозаборника и круглого сечения фюзеляжа и приняли схему «американца».
Несмотря на футуристическую задачу, с выбором силовой установки проектировщики решили не рисковать. В то время Рыбинское КБМ под руководством П. А. Колесова и ОКБ А. М. Люльки готовило мощные двигатели, однако у первого они (ВД17-16) существовали в единичных экземплярах и предназначались для тяжелых сверхзвуковых опытных бомбардировщиков, а у второго — вообще находились еще в стадии начального проектирования. И выбор пал на проверенный при испытаниях самолетов семейства Е-150/Е-152 турбореактивный двигатель PJ5R300K, созданный под руководством А. А. Микулина и его помощника С. К. Туманского и представлявший собой развитие более раннего изделия «15К», предназначавшегося для беспилотного ЛА. Довольно быстро двигателисты доработали компрессор, камеру сгорания, форсажную камеру, спроектировали новое сопло с регулируемым проходным сечением и т. д. — в общем сделали все, Чтобы двигатель подошел к самолету.
Все нововведения тут же проверялись в полете на машинах Е-150 и Е-152. Кроме того, использование этих опытных самолетов позволяло накопить опыт по обеспечению устойчивости и управляемости на больших скоростях, по расчету кинетического нагрева конструкции. На них же отрабатывались аналоговые БВМ, средства связи и государственного опознавания, системы радионаведения, аварийного покидания, кондиционирования и др.
Как это обычно бывает, по мере продвижения вперед объем работ возрастал в геометрической прогрессии, и возникла необходимость назначить главного конструктора самолета. Сначала эту должность А. И. Микоян предложил своему первому заместителю А. Г. Брунову, а после его отказа — назначил сразу двух главных конструкторов: М. И. Гуревича (по планеру), давнего своего соратника, работавшего к тому моменту в филиале фирмы (ОКБ-155) над беспилотными аппаратами, и Н. 3. Матюка (по оборудованию и вооружению), как главного конструктора тяжелых перехватчиков И-75 и Е-150. Забегая вперед, следует сказать, что, если поначалу М. И. Гуревич являлся главным «идеологом» темы, то постепенно, в силу преклонного возраста, он все больше уходил от дел. В итоге, с уходом Гуревича с фирмы, главным конструктором самолета остался Матюк.
В отделе проектов фирмы была создана группа, в которую Генеральный, по словам очевидцев, подобрал инженеров «максимально прогрессивных взглядов, с нестандартным мышлением, склонных к неожиданным решениям»: В. А. Архипов, Р.А.Беляков, 3. Е. Берсуцский, Л. П. Войнов, Д. А. Грингауз, В. М. Иезуитов, Б. Л. Кербер, А. С. Клумов, Д. Н. Кургузов, В. А. Лавров, Г. Е. Лозино-Лозинский, Е. В. Любомудров, А. В. Минаев, А. А. Нефедов, Ю. Ф. Полушкин, Я. И. Селецкий, А. А. Сорокин, В. А. Степанов, И. В. Фрумкин, A. А. Чумаченко, Л. Г. Шенгелая, B. А. Шумов.
Итак, группа занялась поисками оптимального облика самолета.
Выбранная компоновка с боковыми воздухозаборниками позволяла разместить в фюзеляже достаточное количество топлива и оборудования. Трапециевидное в плане крыло имело прямую заднюю кромку и получалось относительно легким и вместительным для топлива. При продувках моделей в ЦАГИ по расчетам на высоких скоростях (М=2–3) оно давало высокое аэродинамическое качество.
Просчитав разные варианты, проектировщики остановились на схеме высокоплана из следующих соображений: оптимальное сочетание с воздухозаборником, прочность, а также возможность подвески больших ракет.
Вообще, при проектировании конструкторами рассматривались многочисленные варианты компоновок: среди них — и с однокилевым вертикальным оперением, и с дестабилизатором (передним ГО), и с крылом изменяемой геометрии, и даже с модными одно время дополнительными подъемными двигателями. Та компоновочная схема, на которой остановились, была всем хороша, однако и она имела свою «ложку дегтя» — в нее никак не получалось уложить шасси. Чтобы решить проблему, пришлось делать довольно сложную кинематику.
А тем временем уже вовсю работали смежники. Летно-исследовательским институтом (ЛИИ) совместно с Всесоюзным научно-исследовательским институтом радиоэлектроники и автоматики (ВНИИРА) началось создание унифицированной пилотажно-навигационной системы «Полет», включавшей в себя наземный и бортовой комплексы. Она должна была обеспечить в автоматическом режиме: полет по заданному маршруту, возврат и заход на посадку, а кроме того — предоставить необходимую информацию смежным системам.
Вариант перехватчика проектировали под систему наземного наведения «Воздух-1», многие годы состоявшую потом на вооружении ПВО стран Варшавского Договора.
При выборе РЛС обратили свое внимание на станцию «Смерч» (КБ Ф. Ф. Волкова), стоявшую на перехватчике Ту-128. После модернизации под Е-155 она получила новое обозначение «Смерч-A». Новая РЛС обладала недостатками (большой вес и габариты, радиолампы в элементной базе), но и преимуществами: улучшенной помехозащищенностью, способностью обнаруживать цели на дистанции до 100 км с азимутом +/- 60°. Это были неплохие параметры для того времени.
С вооружением также перепробовали массу вариантов. Сначала под крылом собирались подвесить две, потом четыре ракеты К-9М (модификацию К-9, адаптированную к РЛС «Смерч-A»). Но уже вскоре в ОКБ «Молния» (М. Р. Бисноват) появилась новая ракета — К-40. Изготовленная из титана, она была более легкой и, что самое главное, термоустойчивой (что немаловажно в условиях кинетического нагрева). Ракета могла оснащаться двумя типами головок самонаведения — полуактивной радиолокационной и тепловой. Это существенно повышало вероятность поражения цели. А если вспомнить, что Е-155 предназначался для перехвата скоростных целей, имевших высокий тепловой контраст из-за скоростного нагрева, то станет понятно, что Р-40 с тепловыми головками явились для перехватчика как нельзя кстати.