На восьмом серийном самолете (б/н 303, с/н 0303, пилот Валерии Меницкий, штурман Виктор Рындин) произошел отказ из-за дефекта топливной системы — на одной из магистралей разошелся шов. Несмотря на то, что топливо иод давлением хлестало прямо в двигательный отсек, пожара не произошло. Это в какой-то мере можно объяснить тем, что на крейсерском режиме корпус Д-ЗОФ-6 нагревается меньше, чем, например. корпус Р15БД-300 (двигатель МиГ-25). Топливо уходило быстро. В 25 км от аэродрома на топливомере появились цифры остатка — 500 кг. Меницкий приказал Рындину катапультироваться. Тот отказался: "Или вместе — туда, или вместе — туда!» Когда двигатели остановились, до аэродрома оставалось еще более десятка километров. Насосы гидросистемы не работали, и экипаж садился только на гидроаккумуляторах. Меницкий направил самолет на запасную полосу, выпустил шасси, и лишь немного не дотянул до бетонки. МиГ сел на грунт, а затем, снеся бетонные столбики ограждения, вкатился на ВПП. По словам ведущего инженера Э. К. Кострубского, даже в этой экстремальной ситуации «пила» Меницкого (график работы РУСом) оказалась близкой к идеальной, он работал ручкой спокойно и плавно. Каждое движение РУС — это расход зарядки гидроаккумуляторов, и задергайся летчик хоть немного — он бы не долетел.
Спасенный борт 303 дал возможность найти и устранить дефект. Топливная система была перекомпонована, ее отработка велась на третьем серийном «изделии 01» борт 201. Самолет этот и прежде интенсивно работал по программе испытаний. 4-го апреля 1984 г. борт 201 потерпел катастрофу.
В тот день полет на нем выполнял экипаж в составе шеф-пилота ОКБ Заслуженного летчика-испытателя. Героя Советского Союза А. В. Федотова и штурмана-испытателя В. Зайцева. Через полторы минуты после начала отработки задания сработала сигнализация выработки левого крыльевого бака, еще через 30 секунд — правого. На 3-й минуте — выработка 5-го бака, на 5-й — килевых. Экипаж прервал выполнение задания и взял курс на свой аэродром. Уже в районе 4-го разворота сработала сигнализация выработки 1-го, 2-го и 6-го баков, зажглось табло — АВАРИЙНЫЙ ОСТАТОК-. Все это укрепило мнение о том, что происходит утечка топлива с расходом более 1000 литров в минуту. Федотов доложил: — Вираж и на посадку сразу!» 11о… на этот раз утечки на борту не было — лишь ложно сработала сигнализация. Опытный летчик, специально задавшись такой целью, может по поведению машины почувствовать ее заправку. По для этого нужно время, которого у Федотова не было. Кроме того, воспоминания о действительной утечке топлива у Меницкого были еще свежи. Спеша выполнить посадку, пока двигатели не остановились, Федотов резко ввел машину в разворот, полагая, что баки пусты и машина легка… А в баках оставалось более 10 тонн керосина. МиГ сорвался в штопор на малой высоте. Экипаж попытался катапультироваться. но высоты не хватило. От штопорящего МиГа успели отделиться лишь фонари…
После этой катастрофы самолет проверялся на управляемость в экстремальных ситуациях. В частности, летчики-испытатели ОКБ Орлов. Фастовец и Меницкий (он стал шеф-пилотом фирмы после гибели Федотова) проводили штопорные испытания. Это позволило составить рекомендации по выполнению высшего пилотажа на МиГ-31. Здесь стоит отметить, что МиГ-31 создавался как перехватчик, крутить на нем сложный и высший пилотаж не предполагалось, поэтому сначала он не имел ни системы предупреждения сваливания, ни указателя углов атаки. Все это появилось позже, на МиГ-311), речь о котором пойдет ниже.
Серийные МиГ-31 оборудовались новым креслом К-З6ДМ класса -0-0».
Полномасштабный выпуск самолета начался в Горьком в 1979 г. Несмотря на потерю одной машины в течение испытании, в эксплуатации МиГ-31 обладал уже вполне достаточной надежностью.
Арсенал серийных машин расширился ракетами ближнего боя Р-60, подвешиваемыми попарно на подкрыльевых пилонах.
Уникальная система управления оружием допускала использование самолета в качестве воздушного пункта управления (ВПУ). Четыре МиГ-31, имея информацию о целях на фронте шириной до 800 км. могли автоматически перераспределять их между собой или передавать информацию о них другим группам боевых самолетов. При этом наводимые ими перехватчики МиГ-29 или Су-27 не включали своих РЛС и практически до подхода к цели не выдавали своего присутствия.