21 НИИИ был образован в 1959 году в результате объединения Научно-исследовательского института по колесным и гусеничным артиллерийским тягачам и транспортерам из города Петродворца Ленинградской области и Научно-исследовательского и испытательного автотракторного полигона НИИАП (в/ч 63539) из Бронниц. С 1954 года в составе петродворецкого института находилось подразделение колесных машин (отдел № 1), где начались первые разработки новых видов автотехники. После перевода этого учреждения в Бронницы отдел № 1 был преобразован в Отдел исследований и испытаний автомобилей и автопоездов многоцелевого назначения. В 1959 году в составе 21 НИИИ появился Отдел исследований и испытаний специальных колесных шасси и тяжелых колесных тягачей (отдел № 3). Впоследствии они были переименованы в отделы № 12 и № 13 соответственно. Все автомобили и их основные агрегаты, разработанные в конструкторском отделе института в Петродворце, а затем в 21 НИИИ, собирал 38-й Опытный завод (38 ОПЗ), а их испытания проводил НИИАП. Таким образом, с конца 1950-х годов весь этот мощный многоцелевой комплекс с дислокацией в подмосковных Бронницах стал главным советским научно-исследовательским, опытно-конструкторским и испытательным центром, определявшим всю стратегию в автомобильном секторе советского ВПК, типаж и общую конструкцию разных видов автотехники. Этот научно-испытательный центр не могли обойти стороной любые опытные, модернизированные и серийные автомобили военного назначения, которые после всесторонних и тщательных испытаний получали рекомендацию о принятии на вооружение или снабжение Советской Армии, постановке на серийное производство или заключение об их непригодности к воинской службе.

С середины 1950-х годов конструкторский отдел петродворецкого института под руководством полковника Г. И. Базыленко, заместителя начальника по научной работе, занимался проектированием ряда перспективных образцов военной техники, в том числе первых четырехосных полноприводных шасси для монтажа ракетного оружия. Проект новой машины «Изделие 210» (8x8), сокращенно И-210, был создан в 1957 году и детально прорабатывался в течение двух следующих лет. За это время делегация института посетила чехословацкий завод «Татра» и договорилась о сотрудничестве и кооперации в поставке основных узлов и комплектующих изделий для будущего ракетовоза. Общее руководство проектом осуществлял подполковник Г. А. Юрушкин, научным руководителем являлся В. С. Никандров, ответственным исполнителем – А. П. Голошубин. Полномасштабный макетный образец бортового автомобиля И-210 был собран в 1959 году на ленинградском военном ремонтном заводе № 61. Его появление совпало с выходом в начале июля Постановления Совмина о создании зенитно-ракетного комплекса «Луна», под который могло быть приспособлено и шасси И-210 .

Опытный 10-тонный автомобиль И-210 (8x8) с 240-сильным дизелем и хребтовой рамой (макет). 1959 год

Главными революционными конструктивными особенностями 10-тонной машины И-210 являлись продольная хребтовая рама-труба, разрезные мосты с качающимися кожухами полуосей и независимая торсионная подвеска всех односкатных колес с широкопрофильными шинами, выполненные по образцу грузовиков «Татра». Несущая трубчатая рама была спроектирована и собрана своими силами, но доработанные мосты поступили из Чехословакии. Второй новинкой стал отечественный 240-сильный силовой агрегат ДКС (дизельный короткоходный скоростной) конструкции Н. Р. Бриллинга, работавший с механической коробкой передач. На этом автомобиле впервые появились две раздельные одноместные цельнометаллические кабины для водителя и командира экипажа, расположенные с обеих сторон моторного отсека и снабженные характерными внешними усилительными гофрированными панелями. Такая конструктивная особенность была обусловлена требованиями по размещению в транспортном положении между кабинами передней части пусковой рампы или контейнера ракетной установки. За ними находилась низкобортная металлическая грузовая платформа с деревянными решетчатыми надставками, управляемыми являлись колеса двух передних мостов. Снаряженная масса машины составляла 8 т.

В 1960 году грузовик доставили в Бронницы, где он прошел первые полигонные испытания. К тому времени появилась реальная возможность сделать его более простой, легкой и дешевой альтернативой четырехосным машинам ЗИЛ-135. 14 июля 1961 года автомобиль И-210 вместе с другой новой автотехникой был показан в Москве заместителю министра обороны СССР, Главнокомандующему Сухопутными Войсками маршалу В. И. Чуйкову и в октябре участвовал в сравнительных испытаниях, но в марте следующего года военное руководство вынесло решение в пользу шасси ЗИЛ-135Л. Главной причиной тому стала непривычная трубчатая рама, к которой большинство советских конструкторов и военных относились скептически. Несмотря на это, в 21 НИИИ было решено продолжить доработку машины, которая послужила базой следующего семейства И-21-15.

Проектирование нового четырехосного 15-тонного автомобиля И-21-15 производилось в отделе № 3 под руководством полковника Г. А. Юрушкина, ответственными исполнителями были А. И. Гусев и И. С. Беленький. Эту машину предполагалось сделать основой целого семейства унифицированных двух-, трех– и четырехосных бортовых грузовиков, тягачей и специальных шасси. Полномасштабный макетный образец И-21-15 с двумя раздельными одноместными кабинами и металлическим кузовом был построен на 38 ОПЗ в 1962 году. На нем также использовались хребтовая трубчатая рама, независимая подвеска всех колес, механическая трансмиссия и новый 340-сильный дизельный двигатель Бриллинга с турбонаддувом, который для обслуживания и ремонта можно было на полозьях выдвигать вперед из моторного отсека. Автомобиль снабжался усиленными элементами подвески и широкопрофильными шинами размером 1200x500-508. Его снаряженная масса возросла до 10 т, полная достигала 25 т. Общая колесная база (расстояние от осей переднего моста до заднего) составила 6 м. Существенных внешних отличий от модели И-210 здесь не было, не считая обновленной бортовой платформы с тентом и решетчатыми бортами и перестановки топливного бака ближе к колесам третьего моста. В воспоминаниях ветеранов есть сведения, что автомобиль И-21-15 был собран в двух экземплярах, хотя возможно, что вторым считался доработанный вариант И-210.

Дизельный 340-сильный 15-тонный грузовик-тягач И-21-15 конструкции 21 НИИИ. 1962 год

Первые сравнительные испытания новой машины состоялись в 21 НИИИ летом 1963 года, когда свои отношения на полигоне выясняли Московский и Брянский автозаводы, соперничавшие между собой в постановке на производство машин ЗИЛ-135ЛМ и БАЗ-930. При этом бронницкий И-21-15 так и не смог оказать им серьезную конкуренцию из-за ненадежной работы дизеля Бриллинга. Затем машины И-21-15 с разными надстройками проходили испытания в Бронницах до 1967 года, в том числе сравнительные с тягачами МАЗ-535 и МАЗ-537. Грузовик, переделанный в седельный тягач, испытывался в сцепе с двухосным полуприцепом «40П» с несущей трубчатой рамой и всеми четырьмя управляемыми колесами, работавшим ранее в составе автопоезда КТ-214-40П с тягачом ЯАЗ-214. Длительные доработки и использование нетрадиционной хребтовой рамы-трубы привели к закрытию темы 21-15, но сам грузовик И-21-15 вновь послужил базой следующей опытной машины – первого советского специального полноприводного шестиосного ракетного шасси И-103.