Работы всех подразделений ОКБ продолжались в высоком темпе. Посещение правительственной делегации сказалось лишь на производственных подразделениях, где постарались всемерно ускорить окончание монтажа и досрочно перейти к наземной отработке самолета М-50. Машину установили на площадке около сборочного цеха, отгородив ее от любопытных глаз высокой стеной. На этом этапе к работам подключился наземный экипаж ЛИиДБ во главе с ведущим по летным испытаниям СП. Казанцевым, который работал вместе со сборщиками и конструкторами. И вскоре шум работавших двигателей «пятидесятки» стал привычным для сотрудников ОКБ-23 — шла наземная отработка систем нового самолета.
Тем временем "транспортный отряд" вместе с конструкторами отдела оснастки готовил баржу для перевозки самолета по Москве-реке. Поздней осенью 1958 года «пятидесятка» благополучно прибыла на летно-испытательную базу ОКБ-23.
Бывший начальник ЛИиДБ Д.Н. Белоногов отмечает:
— Благодаря своевременному подключению наземного и летного экипажа к изучению нового самолета и к его отработке еще в производстве, проведение обширной программы наземных испытаний «пятидесятки» у нас проходило интенсивно. Весьма активно готовился экипаж наших замечательных летчиков-испытателей — Герой Советского Союза Н.И. Горяинов и летчик-инженер, в прошлом конструктор ОКБ-23, большой любитель летать А.С. Липко. Как уже говорилось, кроме тщательного изучения новой машины летчики много «летали» на специальном тренажере. Хорошая всесторонняя подготовка техники и людей, в которой активнейшее участие принимали конструкторы нашего и других ОКБ и мой заместитель по летной части А.И. Никонов, обеспечила успех.
— Первый полет самолета М-50 состоялся 27 октября 1959 года и прошел отлично, — с гордостью вспоминает Д.Н. Белоногов. — Машина разбежалась, «зависла» над полосой в расчетном месте и стремительно ушла за горизонт. Через полчаса полета, в соответствии с заданием, она совершила успешную посадку на своем аэродроме.
Первый полет нового опытного самолета — событие всегда не рядовое, волнующее. И когда причастным к его созданию становится известно, что самолет, их детище — плод нелегкого труда тысяч людей — успешно поднялся в небо и начал сдавать экзамен на право летать — волнение, естественно, сменяется радостью…
Не стал исключением из этой традиции и первый полет самолета М-50. Волна ликования, возникшая в ЛИиДБ после благополучного окончания первого полета «пятидесятки», благодаря современным средствам связи мгновенно дошла до ОКБ-23 и охватила все его подразделения. Люди искренне, от души поздравляли друг друга.
С учетом того, что первый экземпляр самолета М-50 с двигателями В. А. Добрынина был экспериментальным, первый этап программы летных испытаний этой машины не был излишне перегружен. Основной была вторая часть программы, которую должны были составлять полеты на сверхзвуковых скоростях после установки на самолет двигателей П.Ф. Зубца.
А пока летчики осваивали особенности пилотирования самолета, "начиненного;" автоматикой, постепенно «подводили» его к заветному рубежу — скорости полета, равной скорости звука. В нескольких полетах они почти достигали этого рубежа, но перейти его, преодолеть "звуковой барьер" тогда так и не удалось: не хватало мощности двигателей В.А. Добрынина. Была зафиксирована максимальная скорость полета, соответствующая 0,99 М. Понимая, что такое положение временное, все с нетерпением ожидали поступления двигателей П.Ф. Зубца. Испытания и доводка их затянулись.
В то же время в ОКБ-23 полным ходом шли работы по самолету М-52. Уже говорилось, что по внешнему виду этот самолет — сверхзвуковой ракетоносец — отличался от «пятидесятки» только тем, что все его четыре двигателя были установлены на пилонах под крылом.
— Что же касается конструкции планера этой машины, — вспоминает В.А. Федотов, — то здесь были проведены существенные изменения. Работая над темой «50», мы вскоре поняли, что при расчетах на прочность и аэроупругость самолетов этого типа нельзя пользоваться существовавшими методиками. В нашем ОКБ тогда был разработан новый алгоритм расчета, что явилось по существу началом применения в самолетостроении метода конечных элементов. Планер самолета М-52 был рассчитан с применением этого метода, — подчеркивает Валентин Александрович, — что в сочетании с тщательным анализом конструкции всех агрегатов и узлов позволило снизить вес планера.
Хорошо поработали и конструкторы системы управления. Несмотря на значительно возросшие из-за больших скоростей полета нагрузки на рули и элероны, вес системы управления самолета М-52 стал даже меньше веса аналогичной системы самолета М-50.
Словом, дела шли своим чередом, время летело. Наступила осень 1960 года. Летные испытания и доводки «пятидесятки» успешно продолжались, причем собственно доводок, т. е. существенных доработок или переделок узлов или агрегатов самолета, практически не было. Предварительная отработка систем машины на стендах позволила своевременно выявить и устранить большую часть функциональных неувязок.