Фактически СМ-12/1 использовался в роли летающей лаборатории для испытания двигателей, а на СМ-12/3 выполнялась основная программа, в ходе которой он показал максимальную скорость 1926 км/ч на высоте 12.500 м. Практический потолок увеличился до 17.500 м. Скороподъемность хоть и снизилась (высоту 10.000 м истребитель набирал за 2 мин, а 15.000 м без подвесных баков – за 4 мин), но все же вдвое превосходила таковую у F-100C. Самолет мог кратковременно выходить на высоту 20.000 м со сверхзвуковой скоростью.
Вместе с тем выявилась и некоторые недостатки, в перечне которых была, в частности, валежка при полете на больших числах М, особенно при перегрузке. Значительно возросли усилия при парировании крена в случае отказа гидроусилителей на сверхзвуковых скоростях, что делало полет небезопасным. Но в целом машина по технике пилотирования мало отличался от МиГ-19С. При стрельбе неуправляемыми реактивными снарядами удалось обеспечить устойчивую работу двигателей без применения локализато- ров и клапанов сброса топлива.
В целом по боевым качествам СМ-12 немного уступал опытным самолетам Е- 2А и Е-5, и его внедрение в серийное производство могло произойти гораздо быстрее, т к. большинство основных элементов планера и систем оставались прежними. Комиссия ГК НИИ ВВС все же рекомендовала вопрос о запуске в серию и принятии на вооружение самолета СМ-12 решить после устранения выявленных недостатков и проведения контрольных испытаний образца, подготовленного для серийного производства.
Однако в это время заканчивались летные испытания Е-6, ставшего прототипом для будущего легендарного фронтового истребителя МиГ-21. Одновременно форсированными темпами продолжалась его доводка для внедрения в серийное производство. «Шестерка» обладала более высокими характеристиками, чем самолеты семейства МиГ-19. На этом фоне работы по СМ-12 и другим модификациям МиГ-19 велись, в основном, для подстраховки в случае возможных неудач с МиГ-21.
Несмотря на создание модификаций МиГ-19СВ и СВК имевших улучшенные высотные характеристики, закрыть небо страны для американских разведчиков по прежнему не удавалось. Начавшееся развертывание баллистических ракет наземного и шахтного базирования, требовало проведения беспрецедентных мер по маскировке этих важнейших объектов. Доходило до невероятного: едва радары ПВО СССР выдавали сигнал о появлении американского «фотографа» в воздушном пространстве Советского Союза, как на объектах лежащих по курсу незванного гостя прекращались все работы, а сами они спешно маскировались.
Поэтому перед авиационными конструкторами вновь была поставлена задача дальнейшего повышения потолка истребителей-перехватчиков. Решая ее, ОКБ-155 на базе серийного МиГ- 19С создало опытную модификацию самолета-перехваичика, который получил шифр изделия СМ-50 (в документах встречается и обозначение МиГ-19СУ, те. МиГ-19С с ускорителем). В связи с установкой дополнительного разгонного двигателя самолет облегчили до предела, что повлекло (по сравнению с базовым МиГ-19С) существенные изменения как в конструкции самолета, так и в списке агрегатов.
В частности, изменилась силовая установка: вместо двигателей РД-9Б поставили РД-9БМ (с насосами НР-10АЕ и НР-11ВЕ) с тягой по 3200 кг (по некоторым документам – 3300 кг) и ее регулированием на форсажном и максимальном режимах. Установили под фюзеляжем сбрасываемый обтекаемый контейнер с ускорителем одноразового действия У-19 (состоявший из ЖРД и баков с горючим и окислителем). На передней части фюзеляжа смонтировали узлы для крепления подвесных баков ЖРД. Под хвостовой частью фюзеляжа сделали колодец, в котором на специальных узлах установили раму ЖРД и жаропрочный стальной экран с нанесенным (путем шаопирования) слоем окиси алюминия. Экран имел двойную стенку с продувом от наружного воздуха и был выполнен вогнутым внутрь фюзеляжа.
В связи с установкой ускорителя вместо одного подфюзеляжного гребня смонтировали два новой формы, которые были вынесены из области воздействия газовой струи ЖРД. Для обдува нижних (внутренних) цилиндров управления соплами основных двигателей установили дополнительные воздухозаборники. В целях снижения полетного веса сняли балки крепления блоков ОРО-57К и фюзеляжную пушку, оставив две крыльевые (НР-30). В связи с тем, что в районе топливного бака №3 сделали вырез для установки ЖРД, а в районе бака №4 – жаростойкий выпуклый экран с системой продува, обе топливные емкости демонтировали. Сняли и передний тормозной щиток. При этом допускалась установка подвесных топливных баков, но только для полетов с незаправленным ускорителем.