采用组合动力装置的试验
E 型系列飞机的研制和试验表明，可以研制出速度达到 2,000 公里/小时或可超过这一速度的作战飞机。然而，飞机在攻击目标时的瞬时速度超过最大速度的想法对设计师更具吸引力，米高扬设计局设计师决定在飞机上采用由主涡轮喷气发动机和火箭加速器组成的组合式动力装置，来提高飞机的瞬时速度。
E-50 的外观与 E-2 很相似
E-50 单座超音速歼击机的设计工作从 1954 年开始，并与 E-2、E-4 和 E-5 的设计同时进行。E-50 的外观与 E-2 很相似，机翼后掠角 55º，带翼刀，无前缘襟翼。座舱盖、平尾和垂尾与 E-2 的相同。该机采用 RD-9E 作主发动机，S-155 液体火箭发动机作为火箭加速器，装于垂尾根部，其尾喷口位于方向舵下方。燃油系统包括涡轮喷气发动机的三个煤油箱和火箭加速器的三组能源箱（每组包含燃料箱、氧气箱和过氧化氢箱）。专门设计的空气系统为液体火箭发动机的起动控制和燃料及氧化剂的供应提供保障。该机采用耐氧化材料和涂料。
该机采用 RD-9E 作主发动机，S-155 液体火箭发动机作为火箭加速器，装于垂尾根部，其尾喷口位于方向舵下方
E-50 的武器是两门 NR-30 机炮，主要机载设备包括无线电测距器、敌我识别器、RSIU-3M 无线电台、ARK-5 无线电罗盘、MPH．48H无线电信标接收机。
1955 年底第一架试验机 E-50-1 制造完毕，1956 年 1 月 9 日完成首次飞行，从此开始了工厂试飞，直到 7 月 14 日结束，其间只试飞了 18 次。在 6 月 8 日一次试飞中才首次打开液体火箭发动机（在 9,000 米高度）工作了 11 秒钟。在一次飞行中，主发动机停车，飞行员被迫在机场外着陆，在着陆时飞机毁坏了，试飞也因此而中断。
E-50 打开液体火箭发动机飞行
第二架试验机 E-50-2 于 1957 年 6 月 17 日打开液体火箭发动机，飞行高度达到 25,600 米，就是在这次飞行中发现了飞行密闭服的缺陷。这架飞机在打开液体火箭发动机时，速度曾达到 2,460 公里/小时。该机也实现了开火箭发动机起飞。E-50-1 没有装武器，只装部分设备，E-50-2 装全套设备，主要试验是在这架飞机上作的。装组合动力装置时的飞行重量增加到 8,500 千克。由于必须装火箭加速器的燃料和氧化剂，不得不减少主发动机的燃油贮量，因此 E-50 的航程仅 450 公里。爬升 1 万米用 6.7 分钟，爬升 2 万米用 9.4 分。
第 3 架试验机 E-50-3 在结构上与前两架有些不同，机身加长约 0.4 米，而飞机总长度增加逾 1.2 米。在试飞后期的一次飞行中发生了爆炸，炸坏了尾部，飞行员在弹射跳伞时牺牲了。
第 3 架试验机 E-50-3 在结构上与前两架有些不同，机身加长约 0.4 米
试验机达到的高度和速度性能就当时的苏联航空技术来说是很高的，但是设计师仍继续改进 E-50。两架试验机失事，促使设计师以提高飞机可靠性为目标，重新设计飞机结构。应指出，E-50 的改进型 E-50A 的设计工作早在 1956 年就着手了。在 E-2A 飞机的基础上进行设计，保留了该机的 RD-11 涡轮喷气发动机，加装了 S-155 液体火箭发动机，机身是 E-2A 的，垂直安定面是 E-50 的。垂直安定面内装火箭加速器和过氧化氢容器。
此外，还加长了用于清洁发动机短舱的引射管。E-50A 的机翼、平尾、座舱盖和起落架均与 E-2A 的相同。但主发动机的油箱由 7 个减到 5 个。液体火箭发动机的供油与控制系统与 E-50 的不相同，装在机身下的整流罩内，同时减少了燃料箱的数量。
E-50A 在高尔基城的航空工厂制造（当时曾规划要制造一批 E-50A 试验机），曾冠以代号米格-23 的 E-2A 就是在这家工厂制造的。E-50A 的批生产型打算称为米格-23U（U 表示装火箭加速器）。十分遗憾，这种飞机到底生产出来没有，现在没有掌握确切的资料。
50 年代末，设计师们认识到，采用组合动力装置并不是提高飞行速度和高度的最佳措施。在其他歼击机设计局也进行过类似的试验。雅可福列夫设计局装组合动力装置的雅克-27B 的飞行以失败告终；苏霍伊设计局在研制苏-9 截击机时，最初拟采用液体火箭辅助发动机方案，但刚开始研制不久，便改为发展只装普通涡喷发动机的飞机。在制造和试验组合式动力装置歼击机方面，米高扬设计局的经验最丰富，从 1957 年至 1959 年底，试验了 SM-50、SM-51、SM-52 和 SM-12LMU 等四种在米格-19 基础上制造的飞机，但没有一种投入批生产，但 SM-51 制造了少量。该机是米格-19L 装火箭加速器的改型米格-19LU，火箭加速器装于机身下面。
后掠翼轻型超音速歼击机的试验工作进行到 E-50 试验机就结束了。从 1958 年开始，米高扬设计局全力改进三角翼轻型超音速歼击机。
米格-21 与米格-21F
1957 年底．前线歼击机 E-5 已正式命名为米格-21，其主要的飞行试验业已完成，而带后掠翼的类似试验机 E-2A 的试验工作实际已经停止，已制成的几架 E-2A 型飞机主要用作飞行试验台。不过，E-5（米格-21）并未立即投入成批生产，E-5 的试验机继续试验。1958 年 5 月，E-5 试验机的试验全部结束。主要试验了 M<1.85、飞行高度 18,000 米的三角翼歼击机的气动力特性。不久前，用 E-4 试验机试验了尾旋和 M<1.45 的气动力特性。E-5 试验机总共试飞了 98 次，E-4 试飞了 100 多次，而带后掠翼的试验机 E-2 和 E-2A 则试飞了 250 次。
1957 年底，研制成功了带加力燃烧室的 AM-11 型发动机，称为 37F。其最大推力 3,880 千牛，加力推力 5,740 千牛。有关方面当即决定把这种发动机装在米格-21 飞机上，为此对飞机作了改进，称为 E-6（米格-21F）。这种新改型飞机与 E-5 相比，不仅是改装了新型发动机 37F（后命名为R-11F300），而目前机身的气动外形也作了改进，即采用了薄的进气道唇缘和双波系进气调节锥。当飞机的飞行速度逐步增大时，进气调节锥向前移动以调节发动机的进口气压。不过和 E-5 的情况一样，这种调节不是连续式的．而只是两级调节，即 M1.4-1.5 为一级，M1.9 为第二级。此外，飞机的水平尾翼略向下移，机上装了一些新的设备，翼下还增装了火箭挂架。