Истребители-перехватчики МиГ-25П с ракетами Р-40 на боевом дежурстве.
Экстремальные условия нагрева определили использование оптикокерамики в тепловой ГСН Т-40А1. Головка самонаведения принимала целеуказание в пределах ±55°.
Ход разработки несколько замедлился из-за того, что кооперация разработчиков претерпела ряд вынужденных трансформаций. Во-первых, правительственным решением от 25 мая 1964 г. ОКБ-3, создававшее автопилот, включили в «империю Челомея» — ОКБ-52. Как известно, Владимир Николаевич был большим мастером привлечения кадров сторонних организаций для решения поставленных перед ним задач. Автопилотом для ракеты К-40 поручили заниматься заводу №118. Вскоре и создание радиолокационной ГСН передали от НИИ-648 разработчику РЛС «Смерч-А» — НИИ-131 (в дальнейшем — НПО «Фазотрон»). В этом же институте коллектив конструкторов во главе с Е.Н. Геништой и его заместителем Б.И. Кононученко продолжил трудиться над ГСН для К-40. Так или иначе, в результате замены важнейших смежников разработка была отброшена на пару лет назад. В качестве подстраховки рассматривалась возможность выхода С-155 на летные испытания с вооружением на базе ракеты К-80, создававшейся для Ту-128. Активизировалась деятельность по летной отработке локатора «Смерч-А» и ракет К-80 на самолетах семейства Е-150/Е-152. Однако общий ход работ по другим элементам авиационно-ракетного комплекса также отставал от ранее поставленных сроков.
Испытания бортовой самолетной РЛС «Смерч-А» и ракетного вооружения проводились на летающей лаборатории — модифицированном Ту-104 №42736, который уже в 1965 г. выполнил 23 полета для отработки ГСН ракеты.
Первый вылет будущего МиГ-25 в варианте разведчика состоялся 15 марта 1964 г., перехватчика — 26 октября того же года. До конца года истребитель выполнил три полета с двумя макетами ракет для подтверждения аэродинамических характеристик самолета с подвешенным вооружением. При этом из-за неготовности штатных пусковых установок макеты ракет К-40 размещались на АПУ-8 от К-80.
Как обычно, разработка электронной «начинки» для самолета и ракет запаздывала. Третий прототип перехватчика начал испытания с полным комплектом бортовой радиоэлектроники только 16 апреля 1967 г. В 1965 г. не был доведен до работоспособного состояния ни один из каналов комбинированного радиооптического взрывателя.
Впрочем, это не являлось препятствием для начала отработки баллистических и автономных ракет. В 1966 г. были выполнены два пуска К-40 с наземной пусковой установки и пять — с первых двух прототипов перехватчика. Началась летная отработка ГСН на летающей лаборатории Ту-104 и на втором прототипе Е-155П2.
Первоначально предусматривалось оснащение самолета всего двумя К-40. Но осуществленные в 1968 г. полеты третьего прототипа перехватчика С-155-3 с четырьмя ракетами, в ходе которых была достигнута скорость 2900 км/ч, подтвердили возможность и целесообразность такого усиленного варианта вооружения. С этого самолета, а также с четвертого прототипа перехватчика и с Ту-104 выполнили пуски четырех автономных и пяти телеметрических ракет. Тремя тепловыми ракетами обстреляли парашютную мишень М-6, двумя «радийными» — ПМ-410. По результатам пусков был доработан энергоблок «Актиний», для защиты от струй двигателя нанесено теплозащитное покрытие на хвостовой отсек, взамен тепловой головки самонаведения Т-40А применили Т-40-1.
В это же время при отработке РЛС «Смерч-А» на Ту-104 №326 определили дальности обнаружения и захвата крупной цели — 96 и 65 км соответственно.
В августе 1968 г. начался второй этап государственных испытаний, проводившихся на полигоне ГКИ ВВС. В течение года с привлечением четвертого и в основном пятого прототипов перехватчика провели пуски трех автономных, девяти тепловых и 20 «радийных» ракет в телеметрической и боевой комплектациях, которыми удалось сбить шесть Як-25РВ, 12 МиГ-17, три Ил-28, один Ту-16 в беспилотных вариантах и две парашютные мишени. Наиболее впечатляющим было поражение двух ракет-мишеней КРМ, летящих на высоте 25 км со скоростью 3000 км/ч с борта МиГ-25, запустившего ракеты на высоте 20 км при собственной скорости 2000 км/ч. НаТу-104ЛЛ, иначе именовавшемся ЛЛ-104, велась дополнительная отработка ГСН ПАРГ-12ВВ, Т-40А и Т-40А1. Всего за год было выполнено 245 полетов Е-155П и 92 — Ту-104.
В следующем году наряду с пусками восьми автономных и трех вибрационных ракет произвели стрельбы 23 телеметрическими и боевыми изделиями по 12 мишеням: четырем МиГ-17, четырем КРМ и помехопостановщикам — двум Ту-16 и одному Ил-28. Это позволило уже в феврале 1970 г. завершить государственные испытания, сбив еще восемь Ту-16 и три КРМ. В течение года были осуществлены два пуска на скорости, соответствующей М=2,4. Всего в ходе испытаний выполнили 1291 полет, 105 пусков ракет по 33 мишеням.