26 февраля 1946 года СНК СССР своим постановлением утвердил план опытного самолетостроения на 1946-47 годы. Это постановление и приказ НКАП от 27 марта. 1946 года обязали главного конструктора и директора завода № 134 П.О. Сухого, наряду с другими самолетами, «... спроектировать и построить одноместный истребитель с двумя ЮМО-004, со следующими данными:
максимальная скорость у земли - 850 км/ч
максимальная скорость на высоте 3000 м - 880 км/ч
дальность полета: на максимальной скорости - 880 км
при этом продолжительность полета - 60 мин
на 0,8 максимальной скорости - 1000 км
при этом продолжительность полета - 85,5 мин
время подъема на 5000 м - 5,7 мин
практический потолок - 12500 м
вооружение: 1 пушка калибра 37мм, 2 пушки калибра 23 мм
Самолет построить в 2-х экземплярах и предъявить первый экземпляр на летные испытания 1 ноября 1946 г...».
В процессе проектирования и постройки опытного экземпляра самолета, получившего заводской шифр «К» и обозначение Су-9, в его конструкцию внесли ряд изменений, в основном коснувшихся планера самолета, шасси и оборудования, а взамен трофейных немецких двигателей Jumo-004 установили их отечественные аналоги - РД-10.
Некоторые сложности возникли в связи с отсутствием в ЦАГИ экспериментальных материалов по новым скоростным профилям, в результате рекомендации по ним давались по мере окончания тех или иных расчетов и экспериментов, подвергая сомнению данные, положенные в основу более ранних рекомендаций. В итоге в процессе проектирования трижды изменялись чертежи крыла. Кроме того, работа, проводимая по самолету «К», совпала с получением дополнительного задания на проектирование и постройку учебно-тренировочного бомбардировщика УТБ-2.
Несмотря на все трудности, сборка самолета завершилась 18 сентября, а 5 октября он был перевезен на аэродром ЛИИ МАП для проведения заводских испытаний. В смешанную бригаду испытателей входили от ЛИИ: летчик-испытатель Г.М. Шиянов, ведущий инженер по летным испытаниям С.С. Фаллер и бортмеханик Б.С. Бабинов, а от завода № 134: ведущий инженер по летным испытаниям М.И. Зуев, бортмеханик П.Ф. Самсонов, мотористы М.Н. Еремин и И.С. Иевлев.
В конце октября Г.М. Шиянов выполнил рулежки и подлеты. Из-за неблагоприятной погоды первый вылет самолета Су-9 длительное время откладывался и состоялся лишь 13 ноября 1946 года.
Макет "Л" (вид носовой части)
Начавшиеся летные испытания тормозились частыми отказами двигателей, доводками шасси, гидросистемы и плохой погодой. Кроме того, первые полеты выявили неполадки в системе управления элеронами - так называемое «затирание», появляющееся на скоростях более 480 км/ч. Поначалу испытатели связали это явление с большим трением в системе управления, и на самолете установили динамометрическую ручку управления, но лишь после уменьшения усилий от трения с 2 кг до 0,3 кг была выявлена местная перекомпенсация элеронов. Многочисленные переделки элеронов (изменение формы носков, уменьшение аэродинамической компенсации и др.) не давали положительного результата, так как либо отодвигали явление перекомпенсации на большие скорости, либо чрезмерно увеличивали нагрузку на ручке управления. Проблема была решена путем установки 4 мм уголков вдоль верхней и нижней поверхности элеронов. При этом использовались результаты работ по изучению физической картины обтекания задней кромки профиля с расположенными на ней малыми надстройками, проводимых в ЦАГИ под руководством Г.П. Свищева.
Выполнение программы испытаний затягивалось. Учитывая сложившиеся обстоятельства, П.О. Сухой в начале февраля 1947 года обратился к руководству ВВС с просьбой оказать содействие в изготовлении малой серии (3-5) самолетов «К», которые могли ускорить заводские испытания, а кроме того, принять участие в воздушном параде 1 Мая 1947 года. В отличие от Главкома ВВС маршала авиации К.А. Вершинина, поддержавшего данное предложение, министр авиапромышленности М.В. Хруничев счел его преждевременным. Между тем испытания Су-9 продолжались.
В начале мая при достижении приборной скорости 830 км/ч (М=0,72) на высоте 5000 м выявились новые «неприятности» - поперечное раскачивание самолета и недостаточная путевая устойчивость. Для устранения поперечного раскачивания главный конструктор принял решение изменить форму зализов между крылом и задней частью мотогондол, а для повышения путевой устойчивости самолета - увеличить площадь вертикального оперения. Указанные работы были завершены к началу июня, а последующие полеты подтвердили правильность решения.
Макет "Л" (вид сзади)