Конкурентом «МиГу» тогда был фронтовой истребитель Су-7, надо сказать, «чаша весов» на «Пироговке» первоначально была на его стороне. 9 января 1958 года главком ВВС маршал К.А. Вершинин направил в ЦК КПСС письмо, из которого следует, что
Казалось, судьба МиГ-21 повисла на волоске, но на следующий день К.А. Вершинин вместе с председателем ГКАТ П.В. Дементьевым отправляет в тот же адрес еще одно письмо, но уже с просьбой выпустить из имеющегося задела 10–15 МиГ-21 и МиГ-23. Понять тайны «мадридского двора» очень трудно. Последняя просьба так и осталась без внимания. Однако МиГ-21 кто-то «выручил». Вполне возможно, что свое слово сказало и ОКБ-300, вовремя поспевшее с предложением по форсированному варианту двигателя Р11Ф-300.
24 июля 1958 года вышло постановление Совета Министров о постройке самолета МиГ-21Ф с двигателем Р11Ф-300 на базе МиГ-21. Новый ТРД взлетной тягой 5750 кгс позволил существенно улучшить практически все летные характеристики истребителя.
Правительственным документом предписывалось создание истребителя с максимальной скоростью 2300–2500 км/ч, потолком 21–22 км и дальностью до 1400 км с внутренним запасом горючего и до 2000 км – с подвесным топливным баком. При этом оговаривалось время полета не менее 1,5 и 2,25 часа соответственно. Самолет должен был подниматься на высоту 20 км за 8–10 минут и иметь длину разбега не более 450 метров, а пробега, в зависимости от использования тормозного парашюта, в пределах 450–850 метров.
Е-5
Предусматривалось переоборудование двух МиГ-21 в вариант «Ф» и предъявление их на госиспытания в VI квартале 1959 года. Одновременно с этим заводу № 31 предписывалось прекратить производство МиГ-21 с двигателем Р11-300 и обеспечить выпуск 12 МиГ-21Ф. Постановлением также предусматривалась замена обеих пушек НР-30 на ТКБ-515 калибра 30 мм и отработка на двух МиГ-21Ф системы реактивного вооружения с установкой РЛС ЦД-30 и двух ракет (видимо, РС-2-У, поскольку других не было) класса «воздух – воздух».
На первой машине Е-6/1, прототипе МиГ-21Ф, сохранилась аэродинамическая компоновка крыла Е-5 с тремя перегородками. Но уже на втором прототипе Е-6/2 от двух из них отказались и изменили форму концевой перегородки, несколько улучшив аэродинамические характеристики крыла. Это упростило технологический процесс изготовления консолей. Под крылом предусмотрели узлы для подвески блоков реактивных снарядов. В таком виде крыло применялось на всех модификациях, начиная с МиГ-21Ф и кончая МиГ-21бис. Одновременно заменили хвостовую часть фюзеляжа, опустив горизонтальное цельноповоротное оперение и уменьшив его площадь. Окончательно отказались от установки третьей пушки. Установили новую обечайку ВЗУ с острой передней кромкой и управляемым двухскачковым центральным телом (конусом). Первое его положение рассчитывалось на полет со скоростью соответствующей числу М=1,4, а второе – на М=1,9.
Первый полет на Е-6/1 состоялся 20 мая 1958 года. Однако «век» Е-6 оказался коротким. 28 мая, при выполнении седьмого полета произошла катастрофа, унесшая жизнь Нефедова. В тот день на высоте около 18 км отказал двигатель. Планируя, летчик дотянул до ВПП, но при выравнивании не хватило времени на перекладку стабилизатора. Дело в том, что после отказа двигателя и падения давления в гидросистеме система управления автоматически перешла на резервную электрическую, однако скорость перекладки стабилизатора была значительно ниже, чем у гидравлической. В результате вертикальная скорость машины оказалась выше допустимой. Ударившись колесами о ВПП, самолет перевернулся и загорелся. Сильно обгоревший Нефедов скончался в госпитале спустя несколько часов.
Впоследствии эту систему доработали и на серийных МиГ-21 вместо электропривода стабилизатора ввели электронасос для подкачки гидравлической жидкости.