В ходе государственных испытаний, кроме случая с разрушением стабилизатора, возникали и другие аварийные ситуации. Например, из-за дефекта топливной системы весной 1947 года отказал один из двигателей, и Д. Г. Пикуленко пришлось сажать машину на фюзеляж в поле.
Еще в ходе заводских испытаний М. Л. Галлай выполнил первые стрельбы из пушек, выявившие крупный дефект машины — остановку двигателей вследствие попадания в них пороховых газов. Особенно сильное влияние оказывала стрельба из пушки Н-57, что послужило поводом для ее замены орудием Н-37 калибра 37 мм.
В ходе государственных испытаний вооружения, проходивших на доработанном самолете № 106002 весной 1947 года, выяснилось, что залповая стрельба из всех пушек при одновременной даче газа двигателям на высотах более 7000 метров приводит к их самовыключению.
Пытаясь устранить негативное явление, в соответствии с августовским 1947 года постановлением правительства, на стволы всех пушек самолета № 106004 установили газоотводящие трубы-глушители. Причем на орудиях НС-23 эти устройства были спрятаны под капотом, а на Н-37 выполнены в виде вертикальной «сплющенной» трубы, прозванной «бабочкой» и закрепленной на стволе. При выстреле она должна была отводить пороховые газы вверх и вниз от воздухозаборника. Одновременно с этим на самолете поставили прицелы АСП-1Н. В итоге самолет по сравнению с машиной 02 потяжелел на 68 кг.
Государственные испытания газоотводящих устройств проходили с 1 октября по 27 ноября 1947 года сначала в подмосковной Чкаловской, а затем с 7 декабря по 14 января, в связи с ухудшившейся погодой, в филиале НИИ ВВС в Саках (Крым), куда самолет доставили в разобранном виде. Ведущими были инженер В. А. Березин и летчик-испытатель А. П. Супрун.
В ходе испытаний выполнили 24 полета общей продолжительностью 13 часов 51 минута. В выводах акта по их результатам, в частности, отмечалось, что залповая стрельба из всех пушек при одновременной даче газа от 9000 оборотов в минуту двигателей до номинальных значений на высотах более 7000 метров приводила к их самовыключению.
Залповая стрельба из всех орудий влияния на работу двигателей не оказывала, как и прежде, до высоты 7000 метров. Этого не происходило и на номинальных режимах работы двигателей при скорости полета свыше 320 км/ч по прибору на высотах более 11 600 метров.
Залповая стрельба только из пушек НС-23 при одновременной даче газа с 8500 до 9500 оборотов в минуту на высотах до 10 700 метров и скоростях по прибору свыше 330 км/ч, а также из всех пушек с одновременной уборкой оборотов двигателей с 9500 до 8500 на высотах 8220 и 9700 метров при скоростях 462–430 км/ч (по прибору) влияния на работу двигателей не оказывала.
Что касается «бабочки», то она обладала малой живучестью и после 813 выстрелов разрушалась, что делало дальнейший полет опасным. Более того, глушитель снижал запас путевой устойчивости самолета, проявлявшийся в виде рыскания, и после трех-пяти выстрелов, особенно на большой высоте, приводил к сильным колебаниям самолета.
В итоге военные вынесли вердикт: самолет государственные испытания на отстрел оружия не выдержал.
При разработке новых модификаций самолета продолжались поиски путей устранения влияния пороховых газов на работу двигателей. На самолете И-302 («ФП») центральную пушку перенесли на левый борт фюзеляжа. Все три орудия при этом снабдили глушителями, но эффекта это не дало. Проблема же борьбы с помпажными явлениями, связанными с попаданием пороховых газов, а впоследствии и ракет, в двигатели, остается актуальной и сегодня.
Спустя пять дней после парада первый серийный МиГ-9 (заводской № 106001) передали в НИИ ВВС для испытаний на прочность и определение пилотажных возможностей. Ведущими по машине были инженер И. Г. Рабкин и летчик-испытатель П. М. Стефановский. Самолет облетали Ю. А. Антипов, А. Г. Кочетков, Л. М. Кувшинов, Д. Г. Пикуленко и А. Г. Прошаков. Однако испытания начались лишь 2 июня. Причинами тому стали пожар правого двигателя РД-20, случившийся 12 мая, и задержка с поставкой кондиционного ТРД.
Так как большая часть фигур высшего пилотажа на заводских испытаниях не проверялась, то военными испытателями в ходе испытаний было выполнено 200 фигур высшего пилотажа, показавших заметное ухудшение маневренных характеристик не только по сравнению с поршневыми самолетами, но и Як-15. Так, время и радиус виража на высоте 1000 метров составили 30,5 секунды и 655–685 метров соответственно, а на 5000 метрах — 39 секунд и 970–1040 метров.
При этом из-за ограничений по флаттеру, наложенных ЦАГИ, скорость не должна была превышать 950 км/ч, вдобавок главный конструктор ограничил и число М, которое не должно было превышать 0,8 от скорости звука.
Были проведены три полета на воздушный бой с истребителем Як-15, на высотах 5000 и 7000–8000 м. При этом на горизонталях Як-15 заходил в хвост МиГ-9 в конце первого виража. На вертикалях МиГ-9 также уступал «яку», однако быстрее уходил от него ввиду больших максимальных скоростей.
По результатам испытаний, завершившихся 21 июня 1947 года, главному конструктору ОКБ-155 рекомендовалось довести прочность самолета до норм 1943 года, облегчить управление и обеспечить время полета с отрицательными перегрузками до 15 секунд.
С июля по декабрь 1947 года летчики НИИ ВВС провели также воздушные бои серийного МиГ-9 № 106005 с истребителями Ла-9, P-63C-1 «Кингкобра», «Спитфайр-IX» и Ла-156 с ТРД, оснащенным форсажной камерой. По их результатам стало ясно, что «мигу» лучше в маневренный бой с ними не вступать. Куда лучше были результаты боев с бомбардировщиком Ту-2, чему способствовали и его большая скорость, и мощное вооружение.
МиГ-9 в значительной степени обязан своим появлением немецкой трофейной технике, тем не менее он в целом превосходил по основным летным характеристикам самую совершенную иностранную реактивную боевую технику, включая Me-262, английский «Метеор» и американский F-80. Будучи легче и имея меньшую удельную нагрузку на крыло, «миг» уступал «иностранцам» лишь в дальности полета из-за меньшего запаса горючего. Правда, специально подготовленному английскому «Метеору» компании «Глостер» принадлежал рекорд скорости — 969,6 км/ч, установленный в ноябре 1945 года. Но о побитии этого достижения в Советском Союзе тогда не думали.
Первой модификацией МиГ-9 в соответствии с Постановлением правительства № 493-192сс от 11 марта 1947 года стал учебно-тренировочный истребитель И-301Т («ФТ-1»). Самолет отличался двухместной кабиной и уменьшенным на треть запасом горючего, поскольку кресло инструктора разместили, удалив один из топливных баков.
Первый полет на учебной модификации выполнил М. Л. Галлай 7 июня 1947 года, и в июле «ФТ» передали на государственные испытания, но они продолжались недолго. Из-за плохого обзора передней полусферы из задней кабины самолет испытания не выдержал, поскольку не мог использоваться для тренировки и особенно для вывозки летного состава строевых частей.
На доработанной машине «ФТ-2», имевшей еще одно обозначение: МиГ-11, улучшили обзор из кабины инструктора, установили фотопулемет С-13, подвесные баки на концах крыла, вмещавшие 260 литров горючего, а на крыле — воздушные тормоза. После доработок «ФТ-2» полегчал на 124 кг, но из-за дополнительных баков взлетный вес машины возрос почти на столько же. 25 августа 1947 года на самолете был выполнен первый полет. В том же месяце самолет передали на повторные государственные испытания, проходившие с 4 сентября по 17 ноября (ведущие инженер М. Ф. Розанов и летчик-испытатель В. Г. Иванов).
В ходе испытаний выполнили три полета на дальность: один без подвесных топливных баков по маршруту Чкаловская — г. Костерево — Чкаловская и два с дополнительными баками до Владимира и обратно, а также до Болдина (Нижегородская область) и обратно.
Существенным недостатком УТИ МиГ-9 посчитали компоновку передней кабины. В частности, отмечалось чрезмерно далекое расположение сиденья летчика от приборной доски, педалей и ручки управления самолетом. В то же время указывалось, что самолет достаточно устойчив в продольном и боковом отношении во всем диапазоне скоростей полета как на режиме планирования, так и на режиме полного газа. Радиус и время виража на высоте 1000 метров были соответственно 600 метров и 26–28 секунд. Боевой разворот, начинавшийся на высоте 1000 метров и скорости 680–760 км/ч, завершался на 1900–2000 метрах. На основании январского 1948 года постановления правительства спарку стали именовать УТИ МиГ-9. Но это еще не означало, что самолет готов для эксплуатации в строевых частях и учебно-тренировочных центрах. Лишь после завершающего этапа государственных испытаний, проходивших с 28 апреля по 10 мая 1948 года, машину рекомендовали к серийному производству, причем с подвесными баками, рекомендовав их и для установки на истребители.
Но две построенных спарки так и остались в разряде опытных, хотя правительство решением от 16 мая 1947 года обязало завод № 1 начать серийное производство УТИ МиГ-9.
Впоследствии на «ФТ-2» испытывали первое отечественное катапультируемое кресло пилота, разработанное в ОКБ-155 по немецкому образцу. Его чертежи передали на завод № 1 в феврале 1947 года. Это была инициативная разработка ОКБ, так как технические требования к катапультируемому креслу ВВС не предъявили. Кресло смонтировали на обеих опытных спарках, но в НИИ ВВС передали машину «ФТ-2», из которой в сентябре 1947 года парашютисты-испытатели А. В. Быстров и Н. Я. Гладков выполнили несколько удачных катапультирований.
В сентябре 1947 года летчик-испытатель И. Т. Иващенко выполнил первый полет на самолете И-307 («ФФ»). Главным отличием очередной модификации были двигатели БМВ-003 с форсажными камерами, разработанными под руководством Г. Лозино-Лозинского и позволявшие кратковременно увеличивать тягу каждого двигателя до 1050 кгс.
Как показали летные испытания, завершившиеся в январе 1948 года, повышение тяговооруженности самолета благоприятно сказалось на его характеристиках. Скорость возросла до 930 км/ч, а скороподъемность — у земли до 24 м/с, время набора высоты 5000 м сократилось с 4 до 3,9 минуты. Все это при практически неизменной дальности полета.
Наиболее глубокой модификацией стал самолет И-308 («ФР»), подготовленный к серийному производству и имевший еще одно обозначение — МиГ-9М. На самолете установили воздушные тормоза, герметичную кабину вентиляционного типа, катапультное кресло и систему аварийного сброса фонаря кабины пилота, изменили электросхему запуска двигателей. Вооружение включало три орудия НС-23, смещенных назад на 600–700 мм от среза воздухозаборника двигателя. Первый полет на «ФР» выполнил летчик-испытатель ОКБ В. Н. Юганов в июле 1947 года.
Более мощные двигатели РД-21 ОКБ Д. Колосова в сочетании с улучшенной аэродинамикой позволили увеличить скорость полета до 965 км/ч, а скороподъемность у земли — до 28 м/с. Время набора высоты 5000 метров сократилось до 3,5 минуты. Практический потолок по расчетам достигал 14 км. Дополнительный топливный бак, установленный перед приборной доской летчика, позволил сохранить дальность полета на уровне серийных машин.
Заводские испытания МиГ-9М, завершившиеся 26 апреля 1948 года, прошли удовлетворительно, но государственные (ведущий летчик-испытатель В. Г. Иванов) он не выдержал. Причин было несколько. Среди них — низкое качество гермокабины, самопроизвольное выключение двигателей при залповой стрельбе из всех орудий, установка которых была недостаточно отработана, с большим трудом открывался фонарь кабины летчика, а замок выпущенного положения основных опор шасси не обеспечивал их надежную фиксацию, да и сама концепция самолета морально устарела. Правда, работа над двигателями РД-21 не пропала даром, поскольку они устанавливались на некоторых серийных машинах «ФС».
Был построен, но не испытывался самолет И-305 «ФЛ» с двигателем ТР-1А Архипа Люльки. Установка этого ТРД позволяла облегчить самолет до 4500 кг, что заметно улучшило бы его маневренность в горизонтальной и вертикальной плоскостях, снизило бы посадочную скорость на 15 км/ч. Не увидел свет и самолет «ФН» с двигателем РД-45.
В 1949 году ОКБ-155 предписывалось доработать механизацию крыла истребителя (увеличить угол отклонения закрылков), чтобы облегчить заход на посадку и сократить разбег на 200 метров.
Остался на бумаге и вариант МиГ-9 («ФН») с двигателем «Нин-1».
Согласно приказу МАП от 14 августа 1948 года, Микояну надлежало разработать и к 1 июля 1949 года построить на заводе № 155 летающую лабораторию СДК-9А, предназначенную для испытаний системы наведения фронтовой крылатой ракеты ФКР-1, созданной на базе И-308 авиационной «Кометы». Одновременно ОКБ-155 предписывалось разработать к 1 декабря эскизный проект самолета-снаряда «Комета» и проработать вопрос об использовании в качестве авиаматки самолетов Ту-2, Ту-14 и Ту-4.
С МиГ-9 сняли вооружение, в районе «редана» расположили кабину экспериментатора, разместив его спиной по полету, а в носовой части и на киле — антенны аппаратуры наведения ракеты на цель. Полеты летающей лаборатории, оснащенной автопилотом АП-24, начались в июне 1949 года и продолжались около четырех лет.
В конце 1946 года, одновременно с постройкой опытной машины, на заводе № 1 развернулась подготовка к его массовому производству. Серийные машины (изделие «27»), получившие в ОКБ обозначение «ФС» (И-301), укомплектованные двигателями РД-20А-2 (советский аналог БМВ-003) с ресурсом 50 часов, внешне практически не отличались от опытных, разве что небольшими форкилями. В действительности они отличались от тех машин, что выпустили к планировавшемуся параду 7 ноября 1946 года, настолько, что пришлось переделывать всю конструкторскую документацию, что потребовало перестройки всего технологического процесса серийного завода. Но и это не все. В ходе производства вносились различные изменения по бюллетеням.