В то же время конструкторы уже на этапе аванпроекта видели пути дальнейшего совершенствования системы. В первую очередь существенного по вышения эффективности ВОС планировалось достичь разработкой многоразового ускорителя с прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ПВРД) со сверхзвуковым горением, что позволяло в перспективе создать полностью многоразовый комплекс. Для натурной отработки конструкции и основных систем, которые в дальнейшем должны были применяться но боевых самолетах, в аванпроекте был детально проработан экспериментальный пилотируемый одноместный орбитальный самолет многоразового применения, который с целью ускорения работ, не дожидаясь разработки ГСР, должен был выводиться но орбиту с помощью ракеты-носителя «Союз», и аналог орбитального самолета, запускаемый с самолета-носителя Ту-95КМ аналогично ракете Х-20.
В связи с большой сложностью программы «Спираль» проектом предусматривалась поэтапная отработка всей системы.
1 этап
Создание пилотируемого самолета- аналога (индекс изделия «50-11») весом около 1 1,85 т, включая запас топлива 7,45 т, с двумя ракетными двигателями, стартующего с самолета-носителя Ту-95КМ. Цель испытаний – отработка аэродинамики аппарата, органов газодинамического управления, режимов работы топливной системы, оценка тепловых режимов в условиях, близких к космическому полету (максимальная высота полета 120 км, максимальная скорость полета соответствует М=6-8) и входу в атмосферу.
На самолете-аналоге должны были быть отработаны привод на аэродром и посадка. Планировалось изготовить и испытать три самолета-аналога. Планом полет на дозвуковой скорости и посадка предусматривались в 1967 г., полет на сверхзвуке и гиперзвуке – 1968 г. Этот этап по сути являлся аналогом американского проекта Х-15, но не был реализован в металле.
2 этап
Создание одноместного экспериментального пилотируемого орбитального самолета (ЭПОС, индекс изделия «50») – прототипа боевого варианта – весом 6800 кг для натурной отработки конструкции и летного подтверждения характеристик основных бортовых систем. Запуск – с помощью ракеты-носителя с выводом на орбиту, где аппарат совершает 2-3 витка с отработкой на орбите газодинамического маневра для изменения плоскости орбиты до 8 градусов, а затем выполняет спуск л посадку, как полноразмерный орбитальный самолет.
Много позднее заместитель Лозино-Лозинского Лев Пантелемонович Воинов вспоминал: «…Вместе с компоновщиком «Спирали» Яковом Ильичем Селецким мы ездили к Королеву и обсуждали, как установить на его ракету наш самолет (без топлива он весил около 7 т). Королев даже подбрасывал нам идеи: я, мол, старый планерист, хотите, вывезу вас на длинном тросе? Пойдет ракета и потащит ваш самолет… Нам понравился этот вариант, но утвердить его мы не смогли». От себя добавим – и правильно, т.к. если такой разговор и был, то Королев, будучи трезвомыслящим практиком, разумеется, шутил…
