В связи с этим в ЛИИ в 1959 г., как уже упоминалось раньше, были проведены испытания на самолете МиГ-19С, включавшие в себя ввод в штопор на сверхзвуковых скоростях. Было установлено, что в на сверхзвуке штопор возможен из-за снижения запаса путевой устойчивости и проявлении инерционного взаимодействия продольного и бокового движений, сопровождающихся интенсивным возрастанием угла атаки.
Пока велись работы по данной теме, на авиазаводе N921 в Горьком до уровня СМ-50 переоборудовали пять серийных МиГ-19С. После завершения заводских испытаний первый прототип в начале 1958 г. передали в ГК НИИ ВВС на госиспытания. Ведущим инженером на ним был В.П.Белодеденко, а ведущими летчиками-испытателями – П.Ф.Кабрелев и С.В.Петров, от ОКБ в испытаниях принимал участие летчик-испытатель В.А.Нефедов. Испытания на устойчивость и управляемость проводил летчик-испытатель ЛИИ А.А.Щербаков. По два полета выполнили также летчики ПВО А.Л.Иванов, И.И.Павлов и будущий главком ПВО генерал-полковник Е.Я.Савицкий.
Для второй половины 50-х гг. характеристики, полученные в ходе испытаний перехватчика, были довольно высокими. Чтобы наиболее эффективно воспользоваться располагаемым суммарным импульсом двигателей, нужно было точно выбрать момент включения ЖРД и правильно задать программу полета в сочетании с точным наведением с земли. Однако обнаружить визуально цель на высотах выше 20.000 м, поймать ее в прицел и поразить с одного захода пушечным огнем в течение короткого промежутка времени работы ЖРД при перегрузках больше единицы было практически невозможно. Недостаточно совершенными оказались и методы наведения, опиравшиеся больше на глазомер, чем на еще не испытанную аппаратуру «Каскад».
Кроме того, несмотря на все преимущества использования ЖРД, оказались совершенно не продуманы вопросы его наземной подготовки. Часто высокотоксичные компоненты топлива сливались прямо на землю, отравляя не только окружающую среду, но и обслуживающий персонал. Эксплуатация ЖРД требовала создания сложных наземных комплексов. К тому же вслед за комплексом С-25 был принят на вооружение ПВО новый зенит- но-ракетный комплекс С-75. Поэтому внедрять в производство эту экспериментальную модификацию не стали. В то же время проведенные испытания позволили изучить особенности пилотирования самолета и работы турбореактивных двигателей на высотах до 24.000 м.
Не получили дальнейшего развития и варианты МиГ-19ПУ (изделия СМ-51, СМ-51П, СМ-52 и СМ-52П) доработанные, в 1957 г. по аналогии с СМ-50. Все четыре опытные машины получили систему У-19Д с ускорителем одноразового действия РУ-01Э конструкции ОКБ Л.С.Душкина. Кроме того, на последнем испытывалась новая РЛС «Алмаз» с дальномером «База-6», которую установили вместо станции «Изумруд». Помимо этого СМ-52П получил аппаратуру «Горизонт-1». На этой же машине испытывалась радионавигационная станция «Свод», обеспечивавшая в сложных метеоусловиях (при отсутствии визуальной видимости) автоматическое определение координат (азимута и дальности) относительно наземной станции и привод самолета на радиомаяк «Свод».
Несмотря на дальнейшее снижение полетной массы перехватчиков с комбинированными силовыми установками, последняя так и не была принята в эксплуатацию, что объяснялось быстрым прогрессом в испытаниях МиГ-21, сделавшего ненужной дальнейшую доводку ЖРД.
Впрочем, к середине 50-х гг. проблема увеличения высотно-скоростных характеристик истребителей была отнюдь не единственной. К этому времени мировая истребительная авиация в плотную подошла к кризису стрелково-пушечного вооружения. Фактически он обозначился еще на рубеже десятилетий в ходе корейской войны. Уже тогда знаменитая покрышкинская формула победы «высота-скорость-маневр- огонь» перестала эффективно действовать. И это было вполне понятно, поскольку, как отмечал позже участник многих локальных конфликтов, видный советский теоретик тактики боевого применения реактивной авиации полковник Владимир Бабич, «новое содержание получили только первые три составляющие» этой схемы.
Существенное расширение пространства воздушного боя, более высокие угловые скорости перемещения привели к тому, что попасть в цель из пушек и пулеметов с эффективной дальностью стрельбы около 500 м стало почти невозможно.