Требовалось создать прежде всего, летательный аппарат, сочетающий дозвуковые и большие сверхзвуковые режимы полета, реализующий особенные высотно-скоростные характеристики. По результатам трубных испытаний моделей в ЦАГИ была принята окончательная схема самолета.
Не менее ответственным этапом стал выбор конструкционных материалов. Самолеты преодолели звуковой барьер, уже начали говорить о полете со скоростью, соответствующей числу М=3, однако на пути к большим числам М возник новый барьер. Нагрев носовой части самолета МиГ-21 при полете с числом М=2,05 достигал 107°С. Было известно, что при скорости, соответствующей М=3, можно ожидать нагрева до 300°С, а применение основного авиационного конструкционного материала – алюминиевого сплава – ограничено температурой 130°С. Плексиглас в качестве материала остекления кабины пилота также больше не годился. При заданных рабочих температурах он просто плавился. Гидравлическая жидкость разлагалась, пневматики теряли упругость, так же как и все детали из резины… Не успели самолеты преодолеть звуковой барьер, как необходимо было преодолеть еще один барьер – тепловой. Новый барьер казался непреодолимым.
Вынужденный отказ от алюминиевых сплавов, казалось, не оставлял никакой альтернативы, кроме титана.
В это время выпускалась высококачественная сталь, которая обладала хорошей свариваемостью, что, исключало проблему герметизации. В нашей стране начиная с 30-х годов были разработаны многочисленные методы сварки. Автоматическая сварка отработанная академиком Патоном использовалась при выпуске танков.
А.И. Микоян, тщательно взвесив все аргументы "за" и "против", принял решение: самолет будет изготовлен из стали. За работу принялись все. Инженеры исследовательских бюро, научно-исследовательских институтов металлургической промышленности, специализированных лабораторий создавали высокопрочную нержавеющую жаропрочную сталь, искали новые титано-алюминиевые сплавы для применения в менее температурно- напряженных местах конструкции, создавали сборочное, литейное, штамповочное и сварочное оборудование, проводили металлографические исследования для изучения поведения материала при сварке, тенденций к растрескиванию при нагреве и охлаждении, взаимодействия основных и вспомогательных конструкционных материалов, законов кристаллизации в сварной зоне, контролировали процесс кристаллизации при работе с материалами с различными характеристиками свариваемости. Качественная сталь обладает прочностью, в три раза превышающей прочность алюминиевого сплава, однако была в три раза тяжелее. Поэтому, чтобы не перетяже- лять конструкцию самолета, каждый элемент следовало делать в три раза тоньше, что потребовало нового подхода к проблемам сопротивления, устойчивости, вибрации и т. п.
