Радиолокатор обеспечивал обнаружение цели с параметрами Ил-28 на дальности 17 км, захват на сопровождение – на дальности 8-10 км. Пуск ракет производился с дистанции 2-6 км. Вероятность поражения цели на высоте 10- 12 км залпом четырех ракет определялась величиной 0,8-0,9, а на высотах, близких к максимальной, – 0,7-0,8.

По результатам испытаний выявилась необходимость доработки радиолокатора, и в соответствии с решением ВПК от 19 апреля 1961 г. на 120 ранее выпущенных перехватчиках РЛС ЦД-30С заменили на ЦД- ЗОТ.

Перехватчик Су-9, на первый взгляд, как две капли воды похожий на несколько увеличенный истребитель МиГ-21, отличался немного большей скоростью и ощутимо большим практическим потолком, что было особо важно в период безнаказанных нарушений воздушного пространства СССР самолетами U-2. Более крупный, чем МиГ-21ПФ, Су-9 при практически том же радиолокаторе нес больший боекомплект и оснащался всепогодными ракетами семейства К-5М. С учетом специфики типовых целей истребителей Войск ПВО страны – стратегических бомбардировщиков и разведчиков – ограничения по маневрированию при наведении ракет К-5М были не столь критичны, как для самолетов фронтовой авиации.

Спустя без малого десятилетие вооружение Су-9 было дополнено модификацией К-5 с тепловой головкой самонаведения (К-55), что повысило эффективность комплекса как за счет принципиально лучшей точности самонаведения, так и в результате повышения устойчивости к мерам противодействия противника. Тем не менее управляемое ракетное вооружение Су-9 имело недостаточную дальность для перехватчика ПВО. К недостаткам перехватчика относилась также малая дальность и продолжительность полета, а в первые годы эксплуатации – низкая надежность единственного двигателя.

Как известно, с 1959 по 1963 г. на новосибирском заводе №153 выпустили около тысячи Су-9. Производство ракет РС-2УС осуществлялось с 1959 г., а спустя год они полностью сменили в серии РС-2У. Обеспечивалось применение РС-2УС со всех носителей ракет семейства К-5. Помимо калининградского завода №455 серийный выпуск ракет семейства К-5 осуществляли также другие предприятия: киевский №485, ижевский №575, ковровский №575, ижевский №622 и московский №43.

Помимо разработки К-51 апрельским постановлением 1958 г. предусматривались также работы по комплексу К-52 с размещением на самолетах МиГ-19 ракет с максимальной высотностью, увеличенной с 20 до 23-25 км. Изготовленные на заводе №455 опытные образцы ракет К-52 (ЦМ-4В) прошли летные испытания, но в 1959 г. тему закрыли.

Ракеты семейства К-5 впервые продемонстрировали на подвеске Су-9 на воздушном параде в Тушино 9 июля 1961 г., после чего за рубежом они получили обозначение АА-1 Alkaly.

Вскоре после принятия на вооружение в составе Су-9 РЛС ЦЦ-30 в варианте ЦД-ЗОТ (РП-21) нашла применение и на более массовом самолете – МиГ-21ПФ. К моменту принятия на вооружение (в марте 1962 г.) в качестве единственного варианта вооружения этого истребителя устанавливалась пара самонаводящихся ракет К-13А (Р-ЗС). Поскольку эти ракеты с тепловыми головками самонаведения не обеспечивали всепогодности применения, с начала 1960-х гг. велась разработка их варианта Р-ЗР с полуактивной радиолокационной ГСН. Этот процесс затянулся, и в дополнение к Р-ЗС на очередной модификации МиГ-21 решили установить РС-2УС.

Уже в мае-июле 1961 г. на МиГ-21ПФ №76210101 испытали доработанный радиолокатор ЦЦ-ЗОТП. В октябре того же года на МиГ-21 ПФ №76210103, ранее использовавшемся для отработки вертикального оперения увеличенной площади, установили такую же РЛС и ПУ-12-40 (АПУ-6У) с ракетами РС-2УС. Заводские испытания начались на МиГ-21 ПФ №76210101 с 12 марта 1962 г., в мае они продолжились на полигоне ГКНИИ ВВС. Государственные испытания К-51 на МиГ-21ПФ N°101 и 103 провели с 20 ноября 1962 г. по 3 сентября 1963 г, выполнив 86 полетов и 44 пуска ракет по Ла-17 и мишенным вариантам МиГ-15 и Ил-28, завершив их с положительными результатами и рекомендацией о принятии на вооружение.

Позже аналогичные самолеты выпускались крупной серией под наименованием МиГ-21ПФМ. В связи с расширением числа носителей РС-2УС в середине 1960-х гг. на заводах №455 в Болшево и №43 в Москве возобновилось серийное производство этих ракет, ранее уступивших свое место на сборочных линиях более поздним К-8М и К-13. Московский завод «Коммунар» поставлял ракеты советским ВВС до 1974 г На самолетах семейства МиГ-21, в особенности поставленных за рубеж, и подошла к завершению служба ракет семейства К-5 после снятия Су-9 с вооружения в конце 1970-х гг.

Ракеты К-5 выпускались также и в Китае, где их производство под наименованием PL-1 развернулось в соответствии с переданной в конце 1950-х гг. лицензией.

В целом создание ракет семейства К-5 способствовало становлению промышленной базы для выпуска ракет класса «воздух-воздух», позволило освоить ракетное вооружение в войсках, обеспечило всепогодное применение фронтовой истребительной авиации в период до появления легких ракет с радиолокационными головками самонаведения, что было достигнуто только к концу 1960-х гг.

Ракеты семейства К-5 обеспечивали перехват скоростных целей в широком диапазоне высот: от 800 до 20000 м. При этом все модификации обладали рядом общих недостатков: возможностью атаки целей только в ракурсе до 1/4 с задней полусферы, необходимостью удержания луча РЛС на цели в течение всего полета ракеты, явно недостаточной величиной допустимого превышения цели над перехватчиком, неэффективностью применения по целям, маневрирующим с перегрузкой более 1,5-2 единиц.

Во время показа 2 сентября 1958 г. новой ракетной и авиационной техники Н.С. Хрущеву летчик- испытатель В.П. Бобровицкий на МиГ -19ПМ сбил беспилотный Ил-28 на глазах руководителя партии и правительства.

В части боевого применения ракет семейства К-5 отечественной авиацией приводятся сведения о пуске этих изделий с Су-9 по паре самолетов-нарушителей, залетевших в воздушное пространство со стороны Ирана в 1960-е гг. Самолеты шли в плотном строю и не различались бортовой РЛС советского перехватчика как отдельные цели. В результате ракеты пролетели как раз между нарушителями, не нанеся им ни малейшего вреда. Более успешной была ракетная атака в 1967 г.: Су-9 удалось повредить автоматический дрейфующий аэростат на, казалось бы, недоступной высоте 26 км, после чего тот снизился и был добит другим советским истребителем.

Перехватчик Су-9 с ракетами К-55.

С середины 1950-х гг. считалось целесообразным совместное залповое применение ракет с радиолокационными и инфракрасными системами наведения, что, по замыслу разработчиков, должно было свести к минимуму эффективность мер противодействия противника. Кроме того, уже упомянутые сложности боевого использования ракет с наведением по лучу склоняли заказчиков к внедрению систем самонаведения. В 1958 г. с началом разработки относительно малогабаритной самонаводящейся ракеты К- 13 возникло предложение об использовании ее тепловой ГСН в составе ракет семейства К-5. Разработку ракеты ЦМ-6, в дальнейшем названной К-55, поручили КБ завода №455, первоначально организованному для решения технологических задач, возникавших в ходе серийного производства ракет класса “воздух- воздух».