Опытный истребитель-перехватчик Е-152 появился в результате синтеза экспериментальной машины Е-150 для отработки двигателя Р-15-300 и Е-152А, на которой были испытаны система автоматического перехвата «Ураган-5Б» и созданные в ОКБ А.И.Микояна ракеты К-9. По рекомендации лётчиков-испытателей Г.К.Мосолова и А.В.Федотова на новой машине была уменьшена удельная нагрузка на крыло, улучшена путевая устойчивость, устранена тряска концов крыла и вибрация элеронов. Было разработано новое крыло увеличенной площади за счет большей концевой хорды, обеспечивающей большую жесткость для подвески ракет. Носовой конус трехступенчатый и как на Е-150 — неподвижный. На цилиндрическом основании конуса располагалась перфорированная зона для слива пограничного слоя с целью повышения коэффициента восстановления полного давления перед компрессором. Система катапультирования обеспечивала защиту летчика фонарем.

Изменение конструкции крыла позволило увеличить колею шасси, что обеспечивало повышение устойчивости самолёта при маневрировании на аэродроме. Путевая устойчивость самолёта была увеличена расширением хорды киля и большей площадью подфюзеляжного гребня. В нижней части фюзеляжа располагался один тормозной щиток, а в хвостовой части (в корне подфюзеляжного гребня) — контейнер с тормозным парашютом типа ПТ-5605-58. Все рулевые поверхности имели гидравлическое управление. Гидросистема работала на гидросмеси АМГ-10 при давлении 210 атмосфер. Первый установленный на самолёте двигатель Р15-300 развивал тягу на максимальном режиме до 6620 кг, на форсаже — 9935 кг. Е-152, как и Е-150, для резкого кратковременного повышения тяги был оборудован эжектором. Топливо размещалось в шести фюзеляжных, а также передних и задних крыльевых баках. Общая емкость топливной системы составляла 4930 л. Под фюзеляжем мог подвешиваться дополнительный бак на 1500 л.

Основным элементом системы аварийного покидания самолета являлось катапультируемое кресло СК-2. В состав основного оборудования входили: УКВ-радиостанция РСИУ-5 («Дуб-5″), автоматический радиокомпас АРК-10 («Ингул»), ответчик СРО-2М («Хром»), дальномер СОД-57МУ, автопилот АП-39, бортовая аппаратура системы «Смерч» («152-У»), РЛС «ЦП-1″ и другие приборы. Вооружение Е-152 состояло из двух ракет К-9-155, пусковые устройства которых располагались на законцовках крыла.

Перехватчик Е-152/1 был доставлен на испытательный аэродром 16 марта 1961 г. К первому полёту в носовой части установили временный центровочный груз 263 кг. Впервые машину поднял в воздух 21 апреля 1961 г. лётчик-испытатель Г.К.Мосолов. Испытания самолёта постоянно прерывались из-за неполадок в силовой установке. На машине сменили пять двигателей, но ни один из них не работал надежно.

Самолет Е-152М был задуман как база для разработки истребителя-перехватчика, оснащенного более совершенной системой навигации и отработки элементов комплекса перехвата С-155. Постановлением правительства от 5 марта 1962 г. предусматривалось переоборудование самолёта Е-152/1 под новый двигатель Р-15Б-300 с повышенной тягой и всережимным соплом и проведение испытаний, а Е-152/2 кроме того, следовало оборудовать бортовой системой радиоуправления и самонаведения «Смерч-А» и ракетами К-80.

Самолёт Е-152М/1 построили в конце 1962 г., переделав Е-152/1 после установления на нем трех авиационных рекордов, а к середине 1963 г. построили и Е-152М/2, переделав Е-152/2. Е-152М отличался от своего предшественника Е-152 высоким гаргротом, тянувшимся до основания киля, а также новым фонарем без плоского лобового стекла. Гаргрот увеличился в связи с установкой трех дополнительных накладных топливных баков на фюзеляже. Общая ёмкость их достигала 5490 литров. Для снижения нагрузки на крыло его оборудовали двумя законцовками большой площади, что увеличило размах крыла по сравнению с Е-152 на 1507 мм. Кроме того, в носовой части фюзеляжа предполагалось установить переднее горизонтальное оперение с размахом 3,50 м, которое улучшало продольную устойчивость при переходе звукового барьера. Е-152М никогда не летал с этим вариантом крыла, как и с передним оперением.

После завершения наземных испытаний Е-152М его продемонстрировали на выставке в аэропорту Домодедово в июле 1967 г. Надпись «Е-166» и три маленькие звездочки, свидетельствовавшие об установлении мировых рекордов, украшали фюзеляж. Это был первый экземпляр Е-152М, построенный на базе Е-152/1, так что украшающая его борт символика в полной мере соответствовала действительности. А название «Е-166» было придумано для ФАИ с целью традиционной советской конспирации.

Тактико-технические характеристики Е-152
Экипаж   1
Размах крыла, м   8.49
Длина, м   19.00
Высота, м
Площадь крыла, м2   42.02
Масса, кг
пустого самолета   10900
максимальная взлетная   14350
топлива   4110
Тип двигателя   1 ТРД Р-15-300
Тяга, кгс
номинальная   1 х 6840
на форсаже   1 х 10210
Максимальная скорость , км/ч   3030
Дальность полета, км   1470
Скороподъемность, м/мин   2725
Практический потолок, м   22680
Вооружение:   2 УР К-9