1961 年 10 月 7 日 E-152-1 创下了一个世界纪录：以 2,401 公里的平均时速飞完 100 公里的环形航线。1962 年 7 月，莫索洛夫驾驶着同样的飞机，以 2,681 公里的时速飞了 15 圈 25 公里的航程刷新了一个绝对世界记录。尽管这一机型给人留下了深刻的印象，但飞机却一直被发动机问题困扰着。4 次发动机缺陷改进都是在原型测试项目阶段中进行的，但是试制的 5 台 R-15-300 涡喷发动机中没有一台能令人满意。

E-152-1 4 面图
渴望奔腾的心
　　1961 年 8 月 8 日，E-152-2 被送到了飞机试飞中心，并在 9 月 21 日进行了它的首航。这次不像原型机那样装的是“飓风”5B 雷达，而是用了另一种雷达——RP-S 雷达。后来的图波列夫图-128“提琴手”和米格-25P“狐蝠”A 截击机也是用的这种雷达，同时，雷达罩外型也进行了大量修改。拥有复杂弧线的新雷达罩与原来的 E-150 似曾相识。
　　但是，R-15-300 仍是未能解决的麻烦问题。E-152-2 的 16 架飞机在试飞员奥斯塔潘科的操作下进行米高扬设计局规定的测试后，因为发动机问题被搁浅。不久这种飞机更换了改进的 R-15B-300 发动机，该发动机后来用于米格-25，推力达到 66.69 千牛，加力全开后为 100.12 千牛。改装发动机后的原形机称为 E-152P（P 为截击机），在最后反复修改后，称为 E-152M（即改进型）。

E-152P 的背峰加大了很多，其驾驶舱开启方式不变，但是后舱盖有很大修改，在翼尖上悬挂两枚替代 K-9 的 K-80 导弹似乎比在挂架上的方案好些，因此在 E-152M 上采用了这种方式，但是后来发现发射轨会产生相当大的扰流

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