Советские дальние бомбардировщики фактически не могли применяться в дневных условиях по удаленным объектам из-за отсутствия современных истребителей сопровождения. В составе истребительной авиации имелись Ла-9 и Ла-11, однако над целями их ждали бы реактивные американские F-80. МиГ-15, являлся вполне современной машиной предназначенной для завоевания господства в воздухе, но отнюдь не самолетом сопровождения.

Планом предусматривалась разработка двухдвигательных машин двух типов: всепогодного перехватчика с мощной бортовой РЛС и маневренного сверхзвукового фронтового истребителя с высокой скороподъемностью и дальностью полета не менее 2000км. Для исследований и доводки силовой установки с двигателями АМ-5 на базе МиГ-17Ф создали опытный истребитель И-340 (изделие СМ-1), фактически ставший летающей лабораторией. СМ-1 отличался от МиГ-17 хвостовой частью фюзеляжа, где вместо одного ВК-1 разместили два АМ-5. Небольшие габариты двигателей позволили разместить в фюзеляже три дополнительных топливных бака. Благодаря более экономичным двигателям и большему запасу топлива, существенно увеличился радиус действия. По полетным качествам СМ-1 превзошел МиГ-17Ф, но вопрос о его серийной постройке даже не поднимался.

Отработанная на экспериментальном СМ-1 силовая установка с двумя бесфорсажными двигателями АМ-5А была полностью перенесена на новый истребитель сопровождения И-360, которому присвоили шифр изделия СМ-2. Если СМ-1 был фактически модификацией МиГ-17Ф, то СМ-2 стал принципиально новой машиной, хотя многое в нем использовалось с предыдущих самолетов. Истребитель представлял собой двухдвигательный среднеплан с Т-образным хвостовым оперением. Испытания самолета начались в мае 1952 года. С небольшим углом снижения машина выходила на сверхзвук. Возможен был полет и при одном работающем двигателе. Но на больших углах атаки стабилизатор попадал в аэродинамическую тень от крыла и самолет сваливался в штопор.

На втором прототипе стабилизатор опустили на фюзеляж и увеличили его площадь, а тормозные щитки сдвинули вперед. Значительно увеличили величину аэродинамических гребней на крыле. Учитывая новизну аэродинамической схемы самолета, а также возможность его совершенствования за счет установки более мощных двигателей, Государственная комиссия в своих выводах сочла возможным рекомендовать СМ-2 для принятия на вооружение в качестве истребителя сопровождения. Однако решить задачи повышения устойчивости полета и улучшения управляемости самолета можно было только установкой управляемого в полете стабилизатора. Для устранения всего комплекса недостатков, выявленных на испытаниях, руководство ОКБ все же сочло целесообразным перепроектировать самолет под новую силовую установку, новое вооружение и оборудование.