Озабоченность Хрущева разведывательными полетами U-2 над территорией СССР нашла зримое отражение в форсировании работ по системам ПВО. В ЦК КПСС прошло расширенное совещание с руководством министерства обороны и большинства оборонных отраслей промышленности, а 25 августа 1956 г. вышло пространное постановление правительства, в котором всем истребительным ОКБ была поставлена задача в предельно сжатые сроки повысить высотность создаваемых самолетов. Приказом МАП Сухому было определено поднять потолок самолетов С-1 и Т-3 до 21000 м, для чего оснастить их модифицированным вариантом двигателя с повышенной тягой, получившим обозначение АЛ-7Ф-1 (изделие 31). Для увеличения потолка самолета военные позволили снять с него ряд второстепенных систем.
Новый двигатель имел несколько больший диаметр, и для его установки пришлось расширить хвостовую часть фюзеляжа. Чуть раньше по рекомендациям ЦАГИ для улучшения несущих свойств на крыле был введен т.н. наплыв (или зуб), генерировавший на больших углах атаки вихрь, выполнявший функции аэродинамической перегородки. По результатам летных испытаний Т-3 была уменьшена площадь элеронов. Проектирование завершили в декабре 1956 г., рабочие чертежи передали опытному производству и в Новосибирск для внедрения на серийных Т-3, производство которых было решено развернуть с 1957 г. в полном объеме (по плану за год предусматривалось сделать 30 штук). Для страховки, на случай срыва работ по новому двигателю и системе К-7, министерство, по согласованию с заказчиком, решило предусмотреть возможность установки на первые серийные самолеты обычных АЛ-7Ф, а на первые 15 машин — пушек НР-30 взамен ракет.
Кроме того, отдельными приказами МАП задавался для всех истребительных ОКБ целый ряд экспериментальных работ по повышению потолка самолетов. Именно этим объясняется очередной всплеск интереса в авиации к жидкостным ракетным двигателям в конце 50-х гг. Для ОКБ-51 задание предусматривало подвеску на базовый перехватчик в качестве ускорителей двух типов ЖРД: РУ-013 разработки ОКБ-1 МАП (главный конструктор Л.С.Душкин) и СЗ-20, созданный в ОКБ-3 МОП (Министерство оборонной промышленности, главный конструктор Д.Д.Севрук). Одновременно рассматривался и вариант увеличения тяги за счет впрыска воды в форсажную камеру.
Работы по подвеске ускорителя решили совместить с испытаниями на самолете двигателя АЛ-7Ф-1, эта тема получила в ОКБ обозначение Т-43. Кроме того, было решено испытать и новый тип воздухозаборника. Работы по выбору рационального варианта его компоновки велись в ОКБ совместно с ЦАГИ еще с 1955 г. В принципе, было ясно, что для достижения больших скоростей, заданных ТТТ, нерегулируемый дозвуковой воздухозаборник со скругленными кромками становится неприемлемым из-за больших потерь давления на входе. Оптимальным был бы регулируемый заборник, обеспечивающий за счет системы косых скачков более плавное снижение скорости потока и меньшую величину потерь полного давления. Но до сих пор конструкторы были связаны необходимостью размещения в носовой части фюзеляжа крупногабаритной РЛС, а теперь, поскольку работа была чисто экспериментальной, решили опробовать на самолете новую НЧФ с регулируемым входным устройством. Самым простым и очевидным был вариант, выполненный по типу заборника С-1, т.е. осесимметричный, с подвижным центральным телом в виде двухступенчатого (двухскачково-го) конуса, но уже с острыми кромками обечайки. Конус имел 2 основных положения — убранное и выпущенное. Управление было автоматическим от датчика числа М: при достижении М=1,35 конус полностью выпускался, а при меньших скоростях — убирался.
Поскольку самолет создавался как летающая лаборатория, на нем не предусматривалось никакого вооружения и спецоборудования, место в НЧФ и подвижном конусе использовали для размещения КЗА и центровочного груза. В опытном производстве было изготовлено 3 комплекта подвесок ЖРД, но их разработчики не укладывались в заданные сроки, и ОКБ-51 начало испытания самолета без ускорителей. Ведущим летчиком был назначен В.С.Ильюшин, а ведущим инженером по самолету — М.И.Зуев. Доработки Т-43 были закончены к концу лета 1957 г., но начало полетов задерживалось из-за отсутствия АЛ-7Ф-1. К концу сентября самолет вывезли на аэродром, а 1 октября был, наконец, получен от ОКБ-165 опытный экземпляр двигателя. После его установки 10 октября будущий шеф-пилот фирмы Ильюшин впервые поднял машину в воздух. Уже в третьем полете 30 октября он достиг высоты 21500 м, а еще через 3 дня — скорости в 2200 км/ч (М=2,06). Руководству МАП этот успех пришелся как нельзя кстати для отчета перед Хрущевым. Ильюшину специальным приказом министра была объявлена благодарность, а ОКБ поставлена задача — обеспечить установку РЛС на перехватчик с новой компоновкой НЧФ. О ракетных ускорителях и впрыске воды никто больше не вспоминал.
Теперь работы в ОКБ развернулись в двух основных направлениях: поиске приемлемого варианта компоновки какой-либо РЛС в габаритах малого конуса, примененном на Т-43, и проработке размещения станции Алмаз в подвижном конусе большого диаметра. Вторая работа получила шифр Т-47.
При работе по первому направлению выбор у ОКБ был невелик, т.к. созданием самолетных РЛС в Советском Союзе официально тогда занималась только одна организация — маповский НИИ-17, внедривший к 1957 г. в серию лишь два основных типа станций: Изумруд (РП-1 и ее модернизированный вариант РП-5 для МиГ-17ПФ и МиГ-19П) и Сокол (РП-6 для Як-25М). К тому же, эти станции не подходили для перспективного перехватчика, т.к. РП-1 и РП-5 обладали низким уровнем характеристик, а РП-6 была слишком большой. В заделе у НИИ-17 находились и новые РЛС Ураган и Пантера, но работы по ним шли крайне медленно. И тут неожиданно выяснилось, что самолетными РЛС с некоторых пор занимается еще одна организация -ОКБ-1 МОП. Там на базе собственных разработок систем наведения крылатых ракет класса воздух-земля сконструировали достаточно компактную станцию ЦД-30 (главный конструктор А.А.Колосов), обеспечивавшую применение УР воздух-воздух системы К-5 конструкции ОКБ-2 МАП (П.Д.Грушин). Размеры этой РЛС позволяли без проблем разместить ее в подвижном конусе типа Т-43. В пользу данного варианта говорило и то, что к 1957 г. в СССР единственной УР класса воздух-воздух, принятой на вооружение, была именно К-5 (РС-1У). Как раз в октябре успешно закончились контрольные испытания на МиГ-19ПМ ее улучшенного варианта К-5М. В результате 28 ноября вышло очередное правительственное постановление, обязывавшее ОКБ-51 оснастить Т-3 с двигателем АЛ-7Ф-1 станцией ЦД-30 и ракетами К-5М.
16 апреля 1958 г. вышло в свет новое постановление СМ СССР, окончательно определившее судьбу самолета. Теперь предусматривалось создание на базе Т-3 не просто истребителя ПВО, а комплекса перехвата, включавшего наземную систему наведения и управления Воздух-1 и собственно перехватчик, оснащенный РЛС и ракетным вооружением. Постановлением задавалось создание двух вариантов комплекса перехвата: Т-3-51, включавшего самолет-носитель Т-3 с РЛС ЦД-30 и четыре УР типа К-5М; Т-3-8М с самолетом Т-3, оснащенным РЛС Орел и двумя УР типа К-8М. Головным разработчиком обоих комплексов определялось ОКБ-51, одновременно ему ставилась задача создать учебно-боевой вариант самолета Т-3. Работы по тематике ракет К-6 и К-6В закрывались. Это постановление позволило осуществить последовательное, по мере отработки каждого из комплексов, внедрение их в серию. Сначала более простого — с РЛС ЦЦ-30, а затем и более совершенного — с РЛС Орел. Однако на практике испытания и доводка обеих систем в 1958-1960 гг. шли параллельно, а для удобства изложения рассмотрим их по отдельности.

Работы по комплексу Т-3-51 шли в ОКБ под принятым ранее индексом Т-43. Постановлением устанавливался довольно жесткий срок передачи самолета на госиспытания — III квартал 1958 г. Причем в связи с особой важностью вопроса впервые в СССР на ГИ представлялись сразу 6 летных экземпляров машины, а не 2, как это было принято ранее. Кроме уже имевшегося опытного Т-43, планировалось доработать еще 5 машин из числа первых серийных Т-3 (ПТ-8), причем для ускорения решено было 2 самолета переоборудовать в ОКБ, а 3 — прямо в Новосибирске. Их решили оснастить новыми катапультируемыми креслами КС-2, заводские испытания которых успешно закончились в марте 1958 г. Кресла имели более надежные ограничители разброса рук, что позволило повысить максимальную приборную скорость катапультирования с 850 до 1000 км/ч. Кроме РЛС, в носу перехватчика установили бортовую часть аппаратуры наведения Лазурь (АРЛ-С) из комплекта системы Воздух-1. Для установки на перехватчик приняли ракеты К-5МС, составлявшие вместе с РЛС ЦД-ЗОТ систему вооружения К-51 (С-2УС). Эти УР являлись развитием ракет К-5 (РС-1У) и К-5М (РС-2У). Они имели простейшую систему наведения по радиолучу. Пилоту после обнаружения цели на экране РЛС требовалось, управляя самолетом, вывести ее отметку в центр индикатора, т.е. совместить продольную ось самолета с направлением на цель. Затем следовало перевести станцию в режим захвата и после достижения раз сти произвести пуск поражения цели летчику было необходимо удерживать ее в зоне облучения, сохраняя на нее направление продольной оси самолета. Ракета удерживалась на траектории командами системы наведения, следившей за осью диаграммы направленности РЛС. Возможности РЛС и ракет обеспечивали атаку цели только в заднюю полусферу. Сама К-5МС была выполнена по аэродинамической схеме утка, сопла двигателя выходили в стороны, т.к. в хвостовой части ракеты монтировалась аппаратура системы наведения. Ракета имела осколочно-фугасную БЧ массой 13 кг и неконтактный радиовзрыватель. Для подвески и пуска ракет на крыле перехватчика монтировались 4 несъемных пилона с пусковыми устройствами.

Доработанные в ОКБ самолеты получили обозначения Т43-2 и Т43-6, а в Новосибирске — Т43-3, Т43-4 и Т43-5. Самолет Т43-2 переделали из серийного ПТ-8 №01-03, который поступил с завода №153 в начале февраля 1958 г. До конца мая на нем летчик-испытатель В.Н.Ильин выполнил первые 3 полета по программе заводских испытаний. Практически одновременно была подготовлена и первая машина в Новосибирске (серийный №01-05). Для ее облета из Москвы прибыл летчик-испытатель ЛИИ В.М.Пронякин. В ходе приемо-сдаточных испытаний ознакомительный полет на самолете впервые выполнил заводской летчик Т.Т.Лысенко. В июне В.М.Пронякин перегнал машину в Москву, где ее подключили к заводским испытаниям. Руководство отрасли, озабоченное соблюдением сроков, только за период с мая по август 1958 г. четырежды (!) рассматривало положение дел с Т-43.
Летом 1958 г. была решена еще одна важная проблема: для борьбы с помпажами по предложению аэродинамиков ОКБ-51 на опытном Т43-1 в воздушном канале были установлены и успешно испытаны т.н. створки перепуска. Решение оказалось настолько удачным, что руководство авиапрома мгновенно предписало внедрить его на Су-7 и МиГ-21Ф. В июле к испытаниям был подготовлен Т43-6, а в августе — Т43-4 и Т43-5. Таким образом, к директивному сроку окончания заводского этапа испытаний и передачи самолета на ГИ в строю находились все 6 опытных Т-43, и 30 августа председатель ГКАТ (Государственный комитет по авиационной технике. Так с 1957 г. по 1965 г. называлось Министерство авиапромышленности) П.В.Дементьев письмом на имя главкома ВВС маршала авиации К.А.Вершинина официально предъявил комплекс Т-3-51 на госиспытания. Для их проведения была назначена правительственная комиссия во главе с заместителем главкома ВВС ген.-п-ком Ф.А.Агальцовым.
Однако сразу начать испытания не удалось, т.к. ОКБ и двигателистам пришлось в течение почти 3 месяцев устранять выявленные при приемке машин недостатки. В этот период случилась первая катастрофа на самолетах типа Т-3. 20 октября в Новосибирске при выполнении заводским летчиком В.В.Провещаевым контрольного полета на серийном перехватчике в компоновке Т-47 из-за разрушения обтекателя РЛС заглох двигатель. После безуспешных попыток запуска пилот попытался посадить самолет в поле, но погиб при приземлении.
Госиспытания начались 3 декабря 1958 г, и проводились в 2 этапа: 1-й (этап Генерального конструктора) длился по май 1959 г., 2-й (этап совместных испытаний) — с июня 1959 г. по апрель 1960 г. Полеты выполняли летчики-испытатели ОКБ: В.С.Ильюшин, А.А.Кознов, Л.Г.Кобищан, Е.С.Соловьев, Н.М.Крылов и ГК НИИ ВВС: Г.Т.Береговой, Н.И.Коровушкин, Л.Н.Фадеев, Б.М.Адрианов, В.Г.Плюшкин и С.А.Микоян. Испытания самолета проходили достаточно сложно. Сказывалась новизна техники, неотработанность конструкции отдельных систем и агрегатов, в том числе силовой установки и системы управления воздухозаборником. Частыми были случаи помпажа при дросселировании двигателя на числах М>1,8 и при наборе высоты более 15000 м и числах М>1,5. Для борьбы с этими явлениями с января 1959 г. на всех проходивших испытания самолетах увеличили ход конуса с 215 до 230 мм и установили электромеханическую систему управления воздухозаборником ЭСУВ-1 после успешного опробования ее на Т43-1. Эта система обеспечивала непрерывное управление положением конуса во всем диапазоне режимов полета. На дозвуковых скоростях он находился в полностью убранном положении, а на сверхзвуке -постепенно выдвигался, обеспечивая оптимальное расположение скачков уплотнения. Случаев помпажа воздухозаборника в ходе ГИ больше не наблюдалось.
20 июля 1959 г. при выполнении облета Т43-6 после доработок по устранению замечаний произошла катастрофа. В какой-то момент летчик-испытатель Л.Г.Кобищан перестал отвечать на запросы руководителя полетов. Отправленная на поиски группа обнаружила глубокую воронку, которая образовалась в результате почти вертикального падения самолета. Вытащить машину из ямы не удалось — воронку все время подтапливало, мешали плывуны. Причина трагедии так и осталась невыясненной.
Госиспытания продолжались. Вместо потерянного самолета военные выделили еще одну серийную машину, которую после соответствующих доработок в августе 1959 г. подключили к испытаниям с обозначением Т43-11. На втором этапе ГИ основное внимание уделялось определению боевых характеристик комплекса. Из-за отсутствия высотных целей реальные пуски выполняли только на средних высотах, в основном, по мишеням типа МиГ-15. В конструкцию самолета оперативно вносились необходимые изменения. Так, для повышения высотности аккумуляторная батарея была заключена в термоконтейнер, а для улучшения условий прицеливания на индикаторе РЛС установили тубус. Было удовлетворено и требование заказчика об увеличении радиуса перехвата. Для этого еще на одном серийном самолете, получившем обозначение Т43-12, увеличили емкость топливной системы с 3060 до 3780 л за счет замены мягкого бака ?1 на гермоотсек и заливки керосина в дополнительные отсеки крыла. Машину облетали в январе 1960 г., и внедренные на ней изменения рекомендовали в серию.
Всего в ходе ГИ выполнили 407 полетов. 9 апреля 1960 г. госиспытания комплекса перехвата в целом завершились подписанием госкомиссией соответствующего акта. В этом документе отражалось, что практически все основные параметры, заданные постановлениями правительства, выполнены. В частности, обеспечивалось поражение целей, летящих со скоростями от 800 до 1600 км/ч на высотах от 5000 м до 20000 м, вероятность поражения составила 0,7-0,9, а максимальный радиус перехвата — 430 км (при заданном в 400 км).
В осенью 1960 г. на базе Центра авиации войск ПВО в Красноводске были успешно проведены войсковые испытания самолета, после чего постановлением СМ СССР от 15.10.1960 г. новый комплекс перехвата был принят на вооружение. При этом все его составляющие получили новые, но по-прежнему закрытые обозначения: самолет — Су-9, РЛС — РП-9У, ракета — РС-2УС, а весь комплекс в целом -Су-9-51. 9 июля 1961 г. состоялся показ Су-9 на воздушном параде в Тушино. Группу этих машин пилотировали летчики 148-го ЦБПиПЛС авиации войск ПВО из Савостлейки.
В начале 1961 г. был закрыт еще один важный вопрос: в ЛИИ провели в полном объеме испытания самолета на штопор. Программу выполнили летчики-испытатели С.Н.Анохин и А.А.Щербаков. Режим начинали на 12000 м. Памятуя о помпажах АЛ-7Ф-1, при вводе в штопор его, как правило, выключали и вновь запускали уже после вывода. Потеря высоты составляла около 2,5-3,5 км. По заключению испытателей, самолет мог войти в штопор лишь в результате грубой ошибки пилотирования или мог быть введен преднамеренно. Сам штопор имел неустойчивый характер, близкий к падению листом, с углами атаки около 45-50? и угловой скоростью порядка 1,7 рад/с. Несколько позднее к штопорной программе подключились летчики ГК НИИ ВВС. В очередном полете 30 марта 1961 г., когда самолет пилотировал Фадеев, произошел помпаж, и после вывода двигатель не запустился. Летчик решил выполнить аварийную посадку на грунтовую полосу аэродрома ЛИИ. При пробеге самолет перевернулся, и Фадеев получил тяжелые повреждения позвоночника.
Серийное производство Т-43 с РЛС типа ЦД-30 и управляемым воздухозаборником было развернуто в Новосибирске сразу по окончании выпуска партии машин ПТ-8. Образцом для серии стал самолет №02-10. При этом Т-43 получил новый внутризаводской шифр изделие 34. Заводские летчики Т.Т.Лысенко, Б.З.Попков и др. в 1958 г. освоили новый самолет и с осени приступили к приемосдаточным испытаниям. В связи с аварийным состоянием заводской ВПП самолеты в первом же полете перегоняли на аэродром Толмачево, где и проходили испытания. Работа заводских летчиков была ничуть не легче, чем у их коллег из ОКБ: в течение 1959 г. при облетах серийных Т-43 было зафиксировано 5 летных происшествий, в т.ч. два из-за отказов двигателей. В обоих случаях летчики В.А.Богданов и Ю.Н.Харченко сумели посадить машины на вынужденную. В тот же период испытатель военной приемки В.П.Круглов сажал самолет с невыпустившейся левой основной опорой шасси. 19 ноября остановка двигателя произошла на перехватчике, пилотируемом заводским летчиком А.Д.Дворянчиковым. На этот раз вынужденная посадка окончилась трагически — пилот погиб. В 1960 г. во время заводских испытаний была потеряна еще одна машина, на этот раз летчик-испытатель В.Т.Выломов остался жив, благополучно покинув самолет.
В Новосибирске Су-9 выпускались с 1958 по 1962 г. Кроме того, производство самолета параллельно с Ил-18 развернули на московском заводе №30 (ныне МАПО), где перехватчику Сухого присвоили собственный индекс изделие 10. С завода №153 туда передали полный комплект рабочей документации и агрегаты самолетов, из которых к середине 1959 г. москвичи собрали первые две предсерийные машины. Со следующего года серийное производство Су-9 на тридцатке было развернуто в полном объеме и продолжалось до 1961 г. Всего на обоих предприятиях построили чуть более тысячи Су-9.
В ходе выпуска самолет постепенно дорабатывался, его окончательная конфигурация дана в техописании. Несмотря на то, что наиболее существенные изменения внедрили в производство быстро, некоторое количество ранних машин попало в строевые части. В августе 1961 г. они были либо сняты с эксплуатации, либо доработаны по бюллетеням.
В 1960-1961 гг. на опытных Т43-2 и Т43-15 установили модифицированный вариант РЛС ЦД-30ТП, но серийные машины остались с ЦД-30. В 1963-1964 гг. на двух Су-9 в качестве аварийного источника электроэнергии опробовали выдвижной в поток турбогенератор АТГ-2, размещенный в отсеке тормозного парашюта, который, в свою очередь, перенесли под обрез руля направления. Эта доработка на строевых машинах не выполнялась. На опытном Т43-17 прошел проверку новый комплект БРЭО, внедренный позднее на Су-11. В 1963 г. на двух Су-9 провели испытания по базированию на грунтовые ВПП, и в результате летчики строевых частей получили конкретные рекомендации по работе с таких аэродромов. В конце 60-х гг. весь парк Су-9 был оборудован системой автоматической регистрации параметров полета САРПП-12. Кроме того, на всех самолетах произвели замену ПВД-5 на унифицированный ПВД-18, дававший меньшую погрешность при определении высоты полета.
Много внимания уделялось развитию вооружения перехватчика. С начала 1961 г. на Т43-5 и Т43-12 шли испытания подвески на законцовках крыла ракет К-13 с тепловыми ГСН. Однако строевые машины решили дооснастить ракетами К-55, представлявшими собой модификацию РС-2УС (К-5МС) с ГСН того же типа. Испытания по этой тематике из-за неотработанности ракеты сильно затянулись и завершились только в 1967 г. При принятии на вооружение К-55 получила официальное обозначение Р-55, а доработанный вариант РЛС — РП-9УК. В 1966-1967 гг. на двух серийных самолетах прошли заводские и государственные испытания бомбардировочного вооружения для Су-9. Для эксплуатации в строю был рекомендован смешанный вариант: 2хФАБ-250 + 2хРС-2УС. В конце 60-х -начале 70-х гг. на Су-9 опробовали пушечные контейнеры УПК-23-250. Контейнер подвешивался взамен одного ПТБ, при этом второй бак тоже снимался. Программа испытаний, проведенная в ГК НИИ ВВС, в которой участвовали летчики С.А.Лаврентьев, В.В.Мигунов, В.К.Рябий, включала стрельбы по парашютным мишеням, Ла-17 и наземным целям. И хотя такое вооружение оказалось для самолета отнюдь не лишним, но т.к. без ПТБ уменьшался радиус полета, применение пушечных контейнеров на Су-9 не получило распространения.
До конца 60-х гг., когда на вооружение стали поступать МиГ-25, Су-9 оставался самым скоростным и высотным боевым самолетом в СССР. Этот факт подтверждала и серия рекордов, установленных на самолетах типа Т-43 в 1959-1962 гг. Толчок этому дали рекордные полеты, выполненные летом 1958 г. американцами на F-104 Starfighter. Уже осенью Ильюшин на самолете Т43-1 начал тренировки по достижению динамического потолка, но в то время до установления рекордов дело так и не дошло, т.к. при выполнении очередного полета на высоте около 24 км разрушилось остекление фонаря, и Владимиру Сергеевичу пришлось пережить несколько весьма неприятных мгновений. До выяснения причин Сухой распорядился приостановить выполнение программы. Вскоре выяснилось, что ранее на самолете выполняли испытания по замеру нагрузок на фонаре, для чего он был дренирован, а после их окончания эти отверстия заделали…
Вновь к рекордной программе вернулись летом 1959 г. 14 июля после ряда тренировок на доработанном Т43-1 Ильюшин установил абсолютный рекорд высоты полета (на динамическом потолке), равный 28852 м. Для регистрации рекорда в ФАИ самолет назвали Т-431, условно обозначив двигатель как тип 31 (что вполне соответствовало истине, ведь именно так назывался АЛ-7Ф-1 в несекретной переписке). После этого установление рекордов на Т43-1 на некоторое время отложили, а эстафету у ОКБ приняли военные. 28 мая 1960 г. летчик ГК НИИ ВВС Б.М.Адрианов на серийном Су-9 установил мировой рекорд скорости в горизонтальном полете на базе 100 км -2092 км/ч. Для регистрации в ФАИ самолет был назван Т-405, что соответствовало его заводскому номеру (04-05), а двигатель условно назвали тип 13. Рекордные полеты на Т43-1 в ОКБ возобновили лишь в 1962 г. Самолет к тому времени серьезно доработали: на нем установили более мощный двигатель АЛ-7Ф-2, максимально облегчили, сняв некоторые агрегаты оборудования и вооружения, а также убрали почти все выступавшие в поток патрубки обдува мотоотсека. В сентябре на самолете установили еще 2 рекорда: 4 сентября В.С.Ильюшин достиг высоты горизонтального полета 21170 м, а 25 сентября А.А. Кознов в полете по замкнутому маршруту протяженностью 500 км достиг средней скорости 2337 км/ч.
Постановление правительства, задавшее создание комплекса перехвата Т-3-51, предписывало и разработку на базе Т-3 двухместного учебно-боевого самолета. Но в 1958 г. приступить к такой машине коллектив Сухого не смог, т.к. был сильно загружен доводкой боевого варианта перехватчика. Поэтому 18 марта 1959 г. вышло еще одно постановление СМ СССР, касающееся создания спарки Т-3, после чего конструкторы приступили к ее проектированию. Тема получила в ОКБ шифр У-43. Летчиков решили разместить тандемом. Для этого фюзеляж удлинили на 600 мм за счет дополнительной секции, где и организовали рабочее место инструктора. Благодаря такому решению объем топлива на борту остался прежним. Заново спроектировали фонарь кабины, имевший единые обводы и две отдельные открывающиеся вверх-назад крышки. На самолете сохранили полный комплект оборудования, включая радиолокатор и систему автоматического наведения Лазурь. По согласованию с заказчиком состав вооружения сократили до двух ракет К-5МС. Индикаторы РЛС установили в обеих кабинах. Для связи в полете между членами экипажа служило переговорное устройство СПУ-2. Масса пустой машины возросла на 630 кг.
Рабочее проектирование спарки завершилось весной 1960 г. До конца сентября на производстве ОКБ-51 получили первый опытный самолет, переделав серийный Су-9, выпущенный заводом №30. Емкость топливной системы машины была ограничена 3430 л, т.к. отсеки в корневой части крыла заняла КЗА. После проведения частотных испытаний 23 ноября опытную спарку перевезли на ЛИС. Ведущим по испытаниям был назначен К.Н.Стрекалов. Погода долго не позволяла поднять машину в воздух, и до конца года на ней проводились пробежки. Первый полет летчик-испытатель ОКБ Е.К.Кукушев выполнил только 25 января 1961 г. Заводской этап испытаний прошел достаточно оперативно, в течение 5 месяцев. Единственным серьезным недостатком, выявленным в это время, был плохой обзор из кабины инструктора. Это отметили при облете самолета и военные. В начале мая У-43 официально предъявили на госиспытания. Но 14 июля, при перегоне самолета во Владимировку, произошла авария двигателя, его пришлось менять, и начало ГИ было сдвинуто еще на полтора месяца. Военные летчики В.М.Андреев и И.И.Лесников приступили к полетам только с 1 сентября. Программу испытаний они полностью выполнили к 23 декабря, сделав 83 полета. В заключительном акте отмечалось, что машина практически во всем, за исключением обзора из кабины инструктора, соответствует требованиям заказчика. С учетом устранения замечаний самолет был рекомендован в серию и для принятия на вооружение.
Машину перегнали в Москву для доработок, которые завершили к февралю 1962 г. В передней кабине срезали закрывающие обзор части заголовника катапультируемого кресла и изменили остекление откидной части фонаря, в задней -сместили вправо часть приборной доски, а также расширили стекло между летчиками. 23 марта Кукушев облетал машину, а с 11 по 26 апреля военные провели короткую программу контрольных испытаний самолета. Теперь обзор был признан удовлетворительным. В серию самолет был запущен на заводе №30. Уже в 1961 г. по технической документации, переданной из ОКБ, здесь была выпущена головная партия машин, получивших внутризаводской шифр изделие 11 и официальное обозначение Су-9У. С 1961 по 1962 г. было сделано ровно 50 машин. В отличие от Су-9, на спарках с самого начала устанавливался автопилот АП-28Ж-1 и красное освещение кабины.

Освоение Су-9 стало тяжелым испытанием как для предприятий промышленности, занимавшихся выпуском и доработками самолета, так и для частей авиации войск ПВО, переходивших на принципиально новую для себя технику. Так уж вышло, что здесь сложилось воедино множество факторов, часто самым неблагоприятным образом влиявших на процесс в целом. Для молодого ОКБ этот период оказался очень сложным, т.к. впервые в серию внедрялись, причем одновременно, сразу два новых типа его самолетов (Су-7 и Су-9). Для серийного завода Т-3 был принципиально новой по технологии машиной, а для авиапромышленности в целом дополнительную сложность составляла структурная реорганизация народного хозяйства, которую затеял неутомимый Никита Сергеевич в 1957-58 гг. Освоение нового перехватчика совпало и с серьезной реорганизацией войск ПВО, что никак не облегчило ситуацию у военных. Радикальное сокращение самолетного парка в пользу ракет (в данном случае — зенитных) по большому счету было, наверное, правильным, но, выражаясь казенным языком того времени, процесс реформирования на местах проходил с перегибами. Часто ликвидировались лучшие истребительные полки, а вместо них формировались новые, в которые набирали молодых летчиков, едва-едва получивших 3-й класс. При этом по-прежнему остро стоял вопрос обеспечения неприступности воздушных границ, поэтому командование требовало быстрейшего освоения нового самолета. Программы переучивания были составлены очень жестко по срокам, с большим планируемым налетом, от пилотов всепогодных перехватчиков требовали ускоренного освоения всех видов применения, в т.ч. ночью и в сложных метеоусловиях.

А уж принципиальные сложности освоения новой машины — просто отдельная поэма. Летчики пересаживались на Су-9 с МиГ-15 и МиГ-17. Контраст по сравнению с дозвуковыми самолетами был огромный: обилие приборов в кабине, повышенные скорости взлета и посадки, сложные режимы набора высоты, необходимость работы с РЛС и автоматикой двигателя, а также большое число т.н. особых случаев полета (в авиации так называются ситуации при отказах тех или иных систем). Все это требовало от пилотов высокого уровня теоретической подготовки, большого внимания и просто элементарной аккуратности. И хотя командование формально установило своеобразную планку мастерства (к переучиванию допускались летчики не ниже 2 класса), но в действительности осваивать самолет шли, в основном, молодые пилоты. Негативную роль сыграла и недоведенность отдельных систем и агрегатов перехватчика, в первую очередь его силовой установки. Все это в комплексе и стало причиной большого числа летных происшествий, которым сопровождался процесс освоения Т-3 в строю.
Первые серийные Т-43 поступили на вооружение полка ПВО, базировавшегося практически рядом с заводом №153, на аэродроме Толмачево. Это была обычная практика, рассчитанная на снижение издержек при освоении нового типа самолета за счет близости завода-изготовителя. Точно так же первые серийные МиГ-19 с завода №21 в Горьком попали на близлежащий аэродром Правдинск, а Су-7 с завода №126 в Комсомольске-на-Амуре — в дальневосточную Воздвиженку. Т-43 были переданы в часть в июне, одновременно из 148-го ЦБПиПЛС в полк прислали группу наиболее подготовленных летчиков для переучивания на новые самолеты. Командующий авиацией ПВО ген.-п-к Е.Я.Савицкий поставил перед личным составом задачу: в кратчайшие сроки освоить самолет и в дальнейшем участвовать в перегонке машин с завода в строевые части. Уже к началу июля на первых восьми самолетах было выполнено 72 полета с суммарным налетом около 30 часов, выпущено 6 строевых летчиков и прошли обучение еще 3. В дальнейшем переучивание было налажено следующим образом: на заводе №153 в Новосибирске и моторном заводе №45 в Москве летчики и инженерно-технический состав прослушивали теоретический курс, а практические навыки отрабатывались в учебном полку в Савостлейке. Переучивание каждой части начиналось с ее руководящего состава, после чего весь полк поэскадрильно переходил на новый перехватчик. Из-за отсутствия спарки вывозные полеты выполнялись на УТИ МиГ-15, затем, сдав зачеты, летчик начинал практическое освоение комплекса сразу на боевом самолете. Так продолжалось вплоть до 1962 г., когда с 30-го завода начали поступать Су-9У. Часть их направили в 148-й Центр, но по одной машине получил и каждый строевой полк. По неведомым причинам выпуск спарок был сильно ограничен, в строю их не хватало, поэтому в вооруженных Су-9 частях, наряду с Су-9У, продолжали использовать УТИ МиГ-15, а со второй половины 60-х гг. и Су-7У.
В 1959 г. освоение самолета проходило почти без происшествий, если не считать вынужденную посадку в Савостлейке заместителя начальника Центра п/п-ка М.К.Каснерика. Этот случай стоит описать подробнее, т.к. в дальнейшем подобное на Су-9 повторялось с пугающей периодичностью. 10 сентября, выполняя учебный перехват, по отказу РЛС летчик обнаружил отказ системы электропитания, прекратил выполнение задания и пошел на свой аэродром. Далее отказала автоматика двигателя, сильно упала тяга, самолет стал быстро снижаться, и лишь сброс ПТБ позволил вывести машину в горизонтальный полет на высоте 1200 м. После прекращения радиосвязи летчик попытался катапультироваться. Система притяга сработала штатно, но этим все и ограничилось, т.к. не сбросился фонарь кабины. В тот раз все закончилось благополучно: в довольно стесненных условиях Каснерик смог благополучно посадить аварийную машину, но сколько случаев, связанных с отказом в полете жизненно важных систем самолета, заканчивались катастрофами!
До конца 1959 г. с завода ушли 163 машины, из них более 150 — в строевые полки. Первыми перевооружались части, расположенные в Красно-водске на Каспии, Озерном и Стрые на Украине, Барановичах в Белоруссии, Килп-Явр под Мурманском, Карши в Узбекистане. Все самолеты перегонялись к местам постоянного базирования своим ходом. Из-за сравнительно малой дальности полета первых серийных машин это оказалось не такой уж простой задачей, т.к. требовалось иметь , на маршруте несколько промежуточных аэродромов на расстоянии не более 1000 км друг от друга, что было весьма проблематично для Сибири и Дальнего Востока. В связи с этим у командования родилась мысль: для перегонки снабдить самолеты вместо штатных ПТБ специальным несбрасываемым баком увеличенной емкости. В ноябре 1959 г. конструкторы ОКБ предложили подвесить бак на существующие держатели снизу, вплотную к фюзеляжу (сейчас такой бак нарекли бы конформным, а тогда обозвали прилипалой). Расчеты показали, что с таким баком перегоночная дальность должна увеличиться чуть ли не вдвое. Но, выдвинув идею, военные в конечном счете сами ее и похоронили, т.к. начали требовать аварийного слива топлива из этого бака или его аварийного сброса, что реализовать практически оказалось невозможно.
Уже первый опыт эксплуатации в строю выявил множество недостатков самолета. У АЛ-7Ф-1 первых серий был крайне мал ресурс — всего 25-50 ч, что приводило к частым простоям машин без двигателей. Выяснилось также, что бензиновый турбостартер типа ТС-19 неустойчиво работает при отрицательных температурах, что сильно затрудняло эксплуатацию машины в зимнее время. Довольно часто отмечались отказы оборудования как в полете, так и при наземных проверках, а доступ ко многим агрегатам был сильно затруднен. В первые годы эксплуатации часто можно было наблюдать, как во время летной смены из десятка вытащенных на полеты самолетов в воздух поднимались всего 3-4, а остальные простаивали в связи с выявленными отказами оборудования. Из частей сплошным потоком шли рекламации, ОКБ и новосибирский завод порой просто не успевали отслеживать вал документации по доработкам. В результате, по согласованию с военными, был выработан порядок, согласно которому все доработки сводились в комплексы и выполнялись заводскими бригадами прямо в строю. Одной из первых таких серьезных работ стало внедрение на машинах первых серий аппаратуры ЭСУВ-1. Для выполнения этого задания были состав-с лены комплексные бригады из сотрудников ОКБ и серийного завода, которые в : течение 1960 г. доработали более 120 ! самолетов. В дальнейшем подобные работы выполнялись заводскими бригадами практически на постоянной основе.
К середине 60-х гг. Су-9 были вооружены около 30 авиаполков. Так, в Московском округе ПВО на них летали: 28-й ИАП в Кричеве, 415-й ИАП в Туношной под Ярославлем и полк во Ржеве; в прикрывавшей Украину 8-й армии ПВО — 4 полка: 90-й ИАП, базировавшийся в Червоноглинской (Арциз), 179-й ИАП в Стрыю, 894-й ИАП в Озерном под Житомиром и 136-й ИАП на аэродроме Кировское в Крыму, а во 2-й армии ПВО, базировавшейся, в основном, на территории Белоруссии, — 2 полка: 61-й ИАП в Барановичах и 201-й ИАП в Мачулищах.
Проблем с горючим в те времена не ощущалось, и годовой налет летчиков ПВО в период интенсивного освоения Су-9 нередко доходил до 150-200 часов. Строевые летчики положительно оценивали пилотажные свойства перехватчика.
Машина плотно сидела в воздухе во всем диапазоне скоростей и почти не имела особенностей в трансзвуковой зоне. Самолет обладал исключительными разгонными характеристиками, что лишний раз подчеркивало его назначение. Однако, по отзывам пилотов, Су-9 имел много характерных особенностей, которые создавали определенные проблемы, особенно в период освоения. К ним относились: очень быстрое нарастание скорости на взлете и разгоне после него, что кроме всего требовало своевременной уборки шасси, т.к. по существовавшему ограничению это было необходимо делать при скорости не более 600 км/ч; непривычно большой угол тангажа при наборе высоты; необычные звуковые эффекты при срабатывании лент перепуска воздуха; быстрое торможение самолета на больших скоростях при уменьшении оборотов; большие посадочные скорости и большие углы атаки. Без всякого сомнения, посадка на Су-9 являлась самым сложным элементом полета. Характерной ошибкой при этом было резкое перемещение РУД, в результате чего тяга могла стремительно упасть, и в наилучшем случае происходила посадка с большой вертикальной скоростью. Зная об этой особенности, равно как и о печальной статистике летных происшествий, многие пилоты заходили на посадку при скоростях даже выше предписанных в Инструкции летчику.
Печальный список погибших при освоении самолета в строю был открыт 8 марта 1960 г., когда в 61-м ИАП на аэродроме Барановичи разбился ст. л-т Моргун. При взлете у него отказал двигатель, а для благополучного катапультирования не хватило высоты. Но настоящий вал летных происшествий на Су-9 захлестнул авиацию ПВО в период массового освоения самолета в 1961-1963 гг. Основными причинами происшествий (при условии выяснения оных, т.к. практически никаких средств объективного контроля, кроме бароспидографа, тогда на борту не стояло, и довольно часто в актах значилось, что истинную причину катастрофы выявить не удалось) были помпаж двигателя из-за отказов автоматики компрессора, отказ топливной аппаратуры двигателя, систем электропитания самолета и гидроусилителей. Ситуацию усугубляло несовершенство систем аварийного покидания. Довольно часто ЧП происходили и по причине нарушений правил эскплуатации техники, низкой культуры обслуживания и слабых навыков как летного, так и технического составов, привыкших к непритязательному МиГ-15. В ОКБ-51, ОКБ-165, на предприятиях-смежниках предпринимались авральные меры по устранению всех выявленных конструктивно-производственных недостатков самолета. В частности, на всех машинах заменили остекление открывающейся части фонаря, установили жесткие тяги в проводке системы управления, дополнительные фильтры в гидросистеме, улучшенные насосы НП-26М, доработанные бустеры, новые катапультные кресла типа КС-3, а также выполнили огромное количество доработок автоматики системы управления двигателем…
Первые серийные машины обладали ограниченным радиусом перехвата: около 320-450 км — в зависимости от варианта перехвата типовой цели, летящей на высоте порядка 20000 м. Позднее, благодаря увеличению запаса топлива на борту, этот показатель возрос до 430-600 км, что было уже приемлемо для ПВО. Курс боевой подготовки (КБП) для Су-9 предусматривал выполнение нескольких типовых задач перехвата. В качестве основных целей рассматривались высотные малоскоростные самолеты (типа U-2), средневысотные (типа В-47, В-52) и скоростные малоразмерные ЛА (типа крылатых ракет Хаунд Дог). Для каждой был разработан оптимальный вариант режимов перехвата и набора высоты, в качестве учебных целей использовались соответственно Як-25РВ, Ту-16 и Су-9, а при стрельбах на полигоне — мишени типа Ил-28М, МиГ-15М и Ла-17.
Перехват на Су-9 на средних высотах цели типа Ту-16 не представлял особого труда даже для летчика средней квалификации. Для работы по беспилотным сверхзвуковым целям отрабатывался довольно интересный способ стрельбы на отставании, когда перехватчик выводился в упрежденную точку по курсу цели, немного впереди и ниже ее, и осуществлял пуск ракет, когда последняя обгоняла его. Гораздо сложнее обстояло дело с перехватами малоскоростных целей на больших высотах. Для набора практического потолка летчику Су-9 следовало выдерживать т.н. базовый режим, при котором после достижения опорной высоты (не менее 10000 м) требовалось разогнать самолет до М=1,6, затем плавно перевести его в набор с выдерживанием постоянной приборной скорости 1100 км/ч, что по мере подъема на высоту приводило к росту числа М до 1,9. После этого набор высоты осуществлялся на больших углах тангажа, причем в конце режима допускалось падение числа М не менее 1,7, т.к. при меньшей скорости самолет на такой высоте удержаться просто не мог. Одновременно летчик по командам с земли должен был постоянно выполнять доворот на цель, а из-за слишком большой разницы скоростей перехватчика и цели ему приходилось действовать в условиях жесткого лимита времени.
С внедрением на командных пунктах войск ПВО системы наведения Воздух-1 началось освоение перехватов в замкнутом контуре управления, при котором летчик работал в директор-ном режиме, постоянно отрабатывая погрешность наведения, рассчитанную на КП и выдаваемую на борт самолета по каналу радиолинии Лазурь. Наведение осуществлялось по оптимальным траекториям, что значительно повысило возможности самолета. По мере доводки машины промышленностью и освоения ее в войсках к концу 60-х гг. Су-9 представлял собой вполне надежный в эксплуатации перехватчик, и статистика летных происшествий на нем вышла на средний в авиации ПВО уровень.
Интересно отметить, что КБП для Су-11 предусматривал и применение ракет Р-8М по наземным (морским) целям. Очевидно, таким образом военные пытались возместить недостаток в УР класса воздух-поверхность. На практике это вылилось лишь в экспериментальные работы с участием Су-9 и пусками РС-2УС по наземным целям, которые начались во второй половине 60-х гг. К этим испытаниям, кроме летчиков НИИ ВВС, привлекались и строевые пилоты. Так, в 1966 г. летчики 350-го ИАП (аэродром Белая) в ходе ежегодных стрельб на полигоне в районе оз. Балхаш проводили пуски ракет по наземным целям. Дальнейшего развития эта программа, равно как и оснащение перехватчиков бомбардировочным вооружением, не получила. А вот разработки военных ученых, касающиеся совершенствования тактики перехватчиков, нашли практическое воплощение. Например, в 1972 г. начал действовать новый КБП Су-9, в котором содержалась новая методика перехвата с типовыми профилями полета по потолкам, что обеспечивало наибольший возможный рубеж перехвата. С учетом опыта боевых действий во Вьетнаме и на Ближнем Востоке в этом документе уделялось повышенное внимание маневренному воздушному бою. Особого практического значения такой способ боевого применения не приобрел, т.к. комплекс вооружения Су-9 не был приспособлен для этого. Однако в некоторых частях, например, в Кировском, на этих самолетах отрабатывали даже групповые маневренные бои.
В частях, оснащенных перехватчиками Сухого, практиковались и такие элементы боевой подготовки, как перелеты на аэродромы передового базирования и рассредоточения. Например, в 14-й армии ПВО в марте 1966 г. провели экспериментальную переброску группы из двадцати Су-9 на ледовый аэродром в Тикси. Перелет проходил по маршруту: Купино (Омск)-Каменная Тунгуска-Норильск-Хатанга-Тикси. Группу возглавлял начальник авиации 14-й армии п-к Волков. Технический состав и вооружение перехватчиков доставили в Заполярье на самолетах Ан-8. В 70-е гг. в 8-й армии отрабатывалось перебазирование Су-9 на аэродромы рассредоточения, характерной особенностью которых являлись ограниченные размеры ВПП. Так, авиаторы 179-го ИАП освоили находившийся недалеко от Стрыя аэродром Любша, длина полосы которого составляла 2200 м, а ширина всего 26 м (для сравнения: в Стрые -2500 м и 60 м соответственно). В 1975 г. в Любше произошел случай, хорошо иллюстрирующий, насколько непростым делом были полеты в тамошних условиях. Шла ночная летная смена, когда во время разбега самолета, пилотируемого Г.Никулиным, погасла одна сторона боковых огней ВПП. Су-9 отклонился по курсу всего на 1?, но этого оказалось достаточно, чтобы при отрыве зацепить подвесным баком за фонарь у края полосы. Бак был пробит, из него потек керосин, который попал в пламя форсажа. Последовавшая вспышка выглядела со стороны как взрыв, и наблюдавшие за этим уже мысленно попрощались с Никулиным. Но двигатель перехватчика продолжал реветь в темноте, и когда с КП запросили пилота, тот спокойно ответил, что на борту все в порядке — он даже не подозревал о случившемся! Инцидент завершился благополучной посадкой. Полученный в Любше опыт позволил летчикам 179-го ИАП в 1977 г. успешно освоить недавно построенный аэродром Попельня, расположенный в 80 км от Киева, который имел длину полосы 2300 м и ширину — 30 м. Первым там на Су-9 приземлился зам.командира эскадрильи к-н В.Т.Мартемьянов.

Летчики Су-9 на перехват реальных целей поднимались довольно часто. О первом эпизоде боевого применения самолета написано достаточно много, но для полноты изложения все же вспомним основные моменты. 9 апреля 1960 г. американский самолет-разведчик U-2 выполнял очередной полет над территорией СССР и прошел над полигонами в южной части страны. Нарушителя неоднократно пытались перехватить, но Су-9 на этом направлении был вооружен лишь один полк, базировавшийся на аэродроме Карши (Ханабад). Новые машины поступили туда менее месяца назад, переучивание только началось, летали на них считанные пилоты, да и те освоили лишь взлет, посадку да полет по маршруту. На перехват подняли пару в составе: ведущий к-н Дорошенко, ведомый ст.л-т Куде-ля. Летчиков, идущих в стратосферу, впервые (!) одели в высотные костюмы, а на самолеты даже подвесили ракеты (правда, как выяснилось, типа РС-2У, предназначенные для МиГ-19П). Но все оказалось впустую: из-за ошибок при наведении (КП еще не был оборудован системой Воздух-1) и неосвоенности самолета летчики перехватить цель не смогли. Набор высоты осуществлялся ими без предварительного разгона на опорной высоте, в результате перехватчики проскочили намного ниже нарушителя.

Над самолетом, только что рекомендованном для принятия на вооружение, нависла угроза оргвыводов. Для расследования инцидента в часть направили специальную комиссию. В ее работе приняли участие испытатели: В.С.Ильюшин (от промышленности) и Л.Н.Фадеев (от ГК НИИ ВВС), который провел облет машины, используя утвержденную методику, и достиг заданной высоты 20000 м. Машина была реабилитирована, а высочайший гнев пал на головы начальства: со своего поста был снят начальник боевой подготовки авиации ПВО ген.-л-т Погребняк. В течение двух недель после этого испытатели Ильюшин, Береговой, Коровушкин и Фадеев, только что закончившие ГИ комплекса Т-3-51, находились на аэродроме ГК НИИ ВВС на боевом дежурстве, готовые пресечь новый полет нарушителя. 26 апреля им на замену во Владимировку прислали строевую эскадрилью на Су-9.
1 мая в полет на U-2 ушел Ф.Пауэрс. Среди авиаторов единственной реальной возможностью воспрепятствовать его миссии обладал лишь случайно оказавшийся в аэропорту Свердловска к-н И.Ментюков, перегонявший Су-9 с завода в полк. На самолете не было ракет, но летчик, получив приказ на перехват, взлетел и по командам с земли пытался отыскать нарушителя, но неудачно. Как известно, Пауэрс был сбит огнем ЗРК.
Кроме этих событий, известен еще лишь один случай боевого применения Су-9 против самолетов-нарушителей. В конце 60-х гг. с аэродрома Кюрдамир (Бакинский округ ПВО) подняли пару самолетов на перехват двух иранских истребителей, нарушивших воздушное пространство СССР. Ведущий после наведения с земли произвел пуск РС-2УС, однако бортовая РЛС восприняла две близко летевшие цели как одну, и ракета прошла между самолетами, не поразив ни один из них. А вот по автоматическим дрейфующим аэростатам (АДА) сухим, как и другим перехватчикам, приходилось работать частенько. Полковник запаса Е.Н.Кравец вспоминает: В 1969 г., во время службы в 179-м Гв.ИАП, мой Су-9 был поднят на перехват разведывательного АДА, следовавшего на высоте 26 км. Набрав почти 22000 м, я произвел пуск РС-2УС, при этом ракета отбила лишь нижнюю половину очень длинной подвески шара. Добивать его пришлось летчику из другого полка. В 1976 г., когда я служил в Астрахани на Су-11, произошла похожая история. АДА двигался со стороны Махачкалы. Для его поражения командование решило применить специальную ракету К-8ТШ, которых тогда было всего несколько штук. Но даже эта ракета не смогла уничтожить аэростат полностью, отбив снова нижнюю часть подвески.
Наверное, многие помнят, как в конце 80-х гг. советский МиГ-23М, взлетевший с одного из аэродромов в ПНР, после покидания его летчиком самостоятельно перелетел через 3 границы. Нечто подобное, правда, ограничивавшееся рамками территории СССР, неоднократно происходило и с Су-9. Например, 11 июня 1964 г. в 179-м ИАП при выполнении учебного полета на Су-9У из-за потери внимания на предпосадочном круге и опасного снижения скорости катапультировались к-н Мельников и его инструктор м-р Николаев. А самолет, скинув седоков, неожиданно выправился, набрал высоту около 1300 м и до полной выработки топлива ходил вокруг аэродрома. Затем он самостоятельно приземлился на пахоту, однако получил серьезные повреждения и восстановлению не подлежал. Ночью 25 января 1965 г. с аэродрома Сары-Шаган взлетел самолет, управляемый п/п-ком Овчаро-вым, который должен был отрабатывать технику пилотирования в зоне. Вскоре летчик почувствовал отказ управления и катапультировался. Каково же было его удивление, когда утром следующего дня самолет обнаружили в 32 км от аэродрома почти целым, если не считать пробитого фюзеляжного топливного бака ?1! Машина стояла в степи на смятых ПТБ. Как показало разбирательство, самолет приземлился, даже не выработав до конца все топливо, с нулевым креном на скорости около 400 км/ч, пробег составил около 250 м. По заключению комиссии, самолет был вполне пригоден для восстановления, и летное происшествие было классифицировано как поломка, а не авария!
Процесс замены Су-9 на новую матчасть начался с конца 60-х гг., когда на Ту-128 были перевооружены три полка 14-й армии ПВО (Новосибирск). Чуть позже в ряде полков Су-9 заменили на МиГ-25П и Су-15, при этом высвобождавшиеся машины передавались в остальные полки для восполнения естественной убыли. Со второй половины 70-х гг. началось массовое списание Су-9 по ресурсу, при этом полки перевооружались на МиГ-23М. Это совпало с очередной реформой Войск ПВО, по которой большинство истребительных авиаполков из состава отдельных армий ПВО были переданы в ВВС соответствующих округов. Су-9 считался уже морально устаревшим, его решено было снять с вооружения, а за компанию пошел и более молодой Су-11. В 1981 г. последние полки на Су-9 были ударными темпами перевооружены на МиГ-23МЛ и МиГ-23П. Оставшиеся Су-9 и Су-11 перегнали на базы хранения во Ржеве и Куйбышеве, где большинство из них благополучно догнило. Часть машин использовалась в качестве мишеней на полигонах, а часть — в качестве учебных пособий, в том числе в Иркутском ВАТУ, Даугавпилском (бывшем Двинском) ВАРТУ, в ШМАС в Солнцево (Москва) и т.д. Поколения прилежных курсантов, обучаясь своему ремеслу, умело заделывали на них дырки, проделанные ломиком преподавателя в самых изысканных местах. В качестве музейных экспонатов остались лишь два Су-9: в Монино и на Ходынке (последний просто в ужасном состоянии) и один Су-11 в Монинском музее. Кроме того, один Су-9 стоит на территории НАПО им. В.П.Чкалова (как теперь официально называется завод №153), и просто неподдающееся подсчету число самолетов установлено в качестве памятников и сооружений прикладного назначения в бывших пионерлагерях. Как говорили великие, так проходит слава земная. Так завершился жизненный путь первого советского авиационного комплекса перехвата, более 20 лет состоявшего на вооружении.
В 1961 г. по указанию ГКАТ для испытаний системы автоматического управления типа Полет-1, предназначенной для перспективных истребителей, в ОКБ-51 был доработан под установку аппаратуры САУ-1И один из серийных самолетов производства завода №30. На этой машине до 1964 г. летчики ЛИИ и ГК НИИ ВВС вели отработку этой системы на различных этапах полета, в том числе и при заходе на посадку.
В 1962 г. два первых серийных Су-9У переделали в ЛЛ для отработки новых средств катапультирования и высотного снаряжения пилотов. В задних кабинах этих самолетов предусмотрели возможность установки различных катапультируемых кресел, а на борту смонтировали КЗА и аппаратуру для киносъемки. Самолеты предназначались для передачи в ЛИИ и ГК НИИ ВВС. В дальнейшем на них проходили летные испытания различных новых систем аварийного покидания, в частности, будущего единого катапультируемого кресла К-36.
В 1967 г. для отработки аэродинамики крыла самолета Т-4 (100) на базе серийного Су-9 №06-10 была построена ЛЛ 100Л. До 1969 г. на ней были проведены исследования различных вариантов формы наплыва и носка крыла (варианты от 100Л1 до 100Л8), давшие исключительно ценный практический опыт для выбора оптимальной схемы крыла Т-4. Большую часть программы испытаний выполнил летчик ЛИИ Э.И.Княгиничев.
В 1968-75 гг. в ЛИИ велись работы на ЛЛ, построенной на базе Су-9 №12-93 и оснащенной передним вертикальным оперением. На этой машине изучалась динамика и управляемость неустойчивого в путевом отношении самолета и отрабатывался автомат устойчивости пути. После доработок, выполненных совместно с ОКБ в 1975-78 гг., на этом самолете была установлена опытная система непосредственного управления боковой силой (НУБС), и ЛЛ получила обозначение Л.02-10. Первоначально на самолете планировалось установить в НЧФ две вертикальные плоскости (декили), однако ограничились лишь одной нижней поверхностью, и в таком виде самолет проходил испытания в ЛИИ в 1979-84 гг.
В 1975-76 гг. для отработки аэродинамики крыла перспективного истребителя Т-10 в ОКБ построили на базе Су-9У №13-01 летающую лабораторию Л.07-10. Ее оснастили крылом сложной формы с острой передней кромкой. Полеты на машине проводились в ЛИИ с 1977 г. по 1982 г. Самолет был потерян в катастрофе из-за столкновения с птицей на взлете.