Боковые воздухозаборники Су-15 позволили разместить на нем РЛС «Орел-Д», которая обеспечивала обнаружение целей на дальности до 50 км, устойчивый их захват и сопровождение с дальности 35 – 40 км[1125].

Новый вариант самолета получил заводской шифр Т-58Т, а на заводе в Новосибирске – «изделие 37М». В новую машину переделывался один из серийных Су-15. Переоборудование завершилось к концу 1968-го, и в январе 1969 г. летчик-испытатель ОКБ В.А. Кречетов опробовал самолет в воздухе. После заводских испытаний машину сразу передали на совместные с заказчиком госиспытания, в ходе которых было сделано предварительное заключение о возможности серийного производства[1126].

По плану первые 20 Су-15Т Новосибирский завод должен был выпустить во второй половине 1969 года. На деле первый серийный самолет этого типа старший летчик предприятия Выломов поднял в воздух только 20 декабря 1970 г. По мере продвижения программы Су-15ТМ интерес военных к Су-15Т угасал, и выпуск был ограничен всего 20 машинами 1-й и 2-й серий[1127].

Сдача Су-15Т заказчику растянулась более чем на год, в течение которого устранялись выявленные недостатки. В строй эти машины попали уже летом 1972 года[1128]. Ограниченный выпуск Су-15Т объяснялся тем, что было принято решение об оснащении самолета модернизированной РЛС «Тайфун-М».

Станция «Тайфун-М» имела дальность обнаружения цели более 80 км, захват и сопровождение цели осуществлялись с дальности 45 – 50 км. Этот радар позволял обнаруживать и сопровождать цели на фоне земли и имел лучшую помехоустойчивость[1129].

Для отработки новой РЛС в 1969 году модифицировали Су-15. Кроме этого, по требованию военных для фронтового применения доработали систему вооружения самолета. Наряду с подвесными топливными баками (ПТБ) на подфюзеляжные узлы подвешивались бомбы, пушечные контейнеры или блоки НУРС. Самолет прошел заводские испытания в 1970-м, а в августе начались государственные испытания с РЛС «Тайфун-М». С февраля 1971 г. к нему подключилась вторая машина с доработанной РЛС. В декабре этого же года на госиспытания поступили два первых серийных Су-15ТМ с РЛС «Тайфун-М». В летных испытаниях принимали участие летчики-испытатели В.И. Мостовой, Э.М. Колков, В.В. Мигунов и С.А. Лаврентьев.

Су-15ТМ сменил на стапелях Су-15Т, начиная с 3-й серии, и выпускался вплоть до 1975 года. На вооружение комплекс Су-15ТМ в составе: истребитель-перехватчик Су-15ТМ с ТРД Р13 – 300, РЛС РП-26 («Тайфун-М») и управляемыми ракетами Р-98М – приняли в январе 1975-го[1130].

Выпуск Су-15ТМ (заводской индекс «изделие 37М») развернули в Новосибирске с 1971 года, а первый серийный самолет № 03 – 02 был изготовлен в октябре. В строй первую партию перехватчиков передали весной 1972 года. Производство продолжалось до конца 1975-го, причем кроме них на предприятии строились бомбардировщики Су-24. Поэтому темп производства Су-15ТМ был не столь высок, как Су-15, и не превышал 110 машин в год[1131].

Одной из важных проблем, которую пришлось решать по результатам государственных испытаний, стало устранение «паразитных» засветок экрана РЛС. По рекомендации «радистов», сталкивавшихся ранее с такими явлениями, были испытаны новые варианты носовых радиопрозрачных обтекателей, имевших не коническую, а оживальную форму. После отработки в ОКБ на Су-15№ 1 – 40 в июне 1972 г. такие обтекатели установили на Су-15ТМ № 03 – 02 и 03 – 03. В результате «паразитные» засветки экрана исчезли, но несколько снизились потолок, опорная высота полета, дальность и рубежи перехвата. После прошедших осенью 1973 года контрольных испытаний в ГК НИИ ВС новый носовой обтекатель получил законную прописку на самолете. Однако внедрить новшество в налаженное серийное производство удалось далеко не сразу. Большая часть машин вышла из цехов завода в старом виде, и лишь с 8-й серии в строй стали поступать Су-15ТМ с оживальными конусами. Кроме того, с машины № 10 – 30 на перехватчике перестали устанавливать систему воздушной подпитки сопла с характерными воздухозаборниками в хвостовой части. Позднее на Су-15ТМ обе эти доработки выполняли на капремонтах на авиационных ремонтных заводах (АРЗ). Надо также отметить, что возможность выполнять автоматический перехват низковысотных целей Су-15ТМ получили только с 6-й серии, после внедрения доработанной с учетом полученных в ходе госиспытаний замечаний САУ-58 – 2[1132].

Су-15ТМ прошел программу довооружения ракетой Р-60 малой дальности с тепловой ГСН (позднее эту доработку выполнили на всех ранее выпущенных машинах)[1133].

В сентябре 1976 г. летчик 530-го ИАП ПВО В.И. Беленко угнал в Японию новейший советский перехватчик МиГ-25П, в результате чего американцы получили возможность изучить самолет и его оборудование. Это событие имело последствия и для Су-15ТМ, так как его радар «Тайфун-М» отличался от установленного на микояновской машине «Смерча-А», по сути, только меньшим диаметром антенны. В ноябре 1976 г. вышло постановление правительства, которым задавались работы по минимизации ущерба, нанесенного стране предательством Беленко. Причем на МиГ-25П была предусмотрена полная замена системы вооружения, а на Су-15ТМ – лишь модернизация РЛС. Уже в начале следующего года на строевых Су-15ТМ № 13 – 49 и 14 – 07 началось выполнение этой программы. Для окончательной доводки модернизированной станции потребовалось еще около года, и в 1978 году проведение доработок было рекомендовано на строевых машинах[1134].

Запущенный в серийное производство в начале 1970-х годов перехватчик Су-15ТМ на протяжении многих лет оставался одним из основных истребителей авиации ПВО страны. Было построено около 700 самолетов. Небольшая партия Су-15 была поставлена в Египет[1135].

По мере поступления Су-15ТМ в строй у военных созрело желание получить на его базе «спарку». В конце 1974 года в ОКБ Сухого началось проектирование такого самолета, получившего фирменный шифр У-68ТМ. Весной следующего года в Новосибирск уже передали полный комплект технической документации для выпуска машины. И лишь 16 июля вышел приказ МАП, по которому ОКБ получило официальное задание на эту работу[1136].