Оставляла желать лучшего и первая принятая на вооружение советской истребительной авиации система управляемого ракетного оружия. Несмотря на явные недостатки, она была запущена в массовое серийное производство на пяти заводах и, в модернизированных вариантах, состояла на вооружении до восьмидесятых годов. В результате, ко времени завершения разработки более совершенных образцов в нашей стране сформировалась отлаженная кооперация предприятий производителей управляемых ракет, а истребительная авиация накопила богатый опыт эксплуатации и применения ракетного оружия.
Работы по созданию системы ракетного вооружения истребителей-перехватчиков, в дальнейшем получившей обозначение К-5, начались в КВ-1 Третьего Главного управления при Совете Министров СССР в 1951 году. Официально работа была задана правительственным Постановлением от 1 апреля 1952 г. N«1587-590. В отличие от разрабатывавшейся в те же годы для Ту-4 системы вооружения Г-300, К-5 изначально задумывалась как достаточно миниатюрное для тех лет управляемое оружие, пригодное для размещения на фактически единственном реактивном истребителе тех лет – МиГ-15, позднее смененным в производстве весьма близким по характеристикам и техническому облику МиГ-17. Более того, на этом небольшом самолете предусматривалась установка четырех пусковых устройств с ракетами, что, по замыслу разработчиков, должно было обеспечивать достаточно высокую вероятность поражения цели.
Важную роль в работе над новой системой сыграл коллектив головной организации по авиационной радиолокации – НИИ-17, возглавляемый Виктором Васильевичем Тихомировым. В 1952 г. на вооружение истребителей Ми Г-15 и Ми Г-17 приняли бортовой радиолокационный прицел "Изумруд". Накопленный НИИ-17 технический задел позволил в считанные месяцы после решения ряда принципиальных вопросов перейти к испытаниям на Ми Г-17 опытных образцов РЛС "Изумруд-2", которая в дальнейшем стала частью системы вооружения К-5. РЛС семейства "Изумруд", в различных модификациях устанавливавшиеся на всепогодных вариантах МиГ-17, МиГ-19 и на первых серийных Як-25, выполнили по непривычной для нашего времени схеме – с двумя антенными блоками. По центру воздухозаборника самолета под оживальным обтекателем размещалась тарельчатая антенна канала слежения за целью. В "губовидном" обтекателе над воздухозаборником в плоскости, параллельной крыльям истребителя, вращался блок из двух противоположно направленных параболических антенн канала обнаружения.
Разработка ракеты "воздух-воздух" для новой системы вооружения была начата в отделе 32 КБ-1, где ее возглавил известный авиаконструктор Д.Л. Томашевич. В несекретных документах ракета получила обозначение "ШМ". По преданию, этот индекс расшифровывался как "Ш – малая", видимо в отличие от разрабатывавшейся этим же коллективом "Ш – большой" – зенитной управляемой ракеты "ШБ".
В основе построения системы управления полетом ракеты был положен принцип наведения на цель по лучу самолетной РЛС наведения. Станция наведения перехватчика "Изумруд-2" в процессе своей работы создавала с помощью кодированных импульсов систему координат управления ракетой. Аппаратура радиоуправления ракетой представляла собой два идентичных независимых канала, которые обеспечивали выработку необходимых сигналов управления движением ракеты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В состав бортовой аппаратуры ракеты входил трехканальный автопилот, обеспечивавший как се управление и стабилизацию в плоскостях управления, так и стабилизацию относительно продольной оси.
В процессе атаки летчик осуществлял управление самолетом таким образом, чтобы отметка от цели оказалась в центре экрана индикатора бортовой РЛС. Далее он переводил радиолокатор в режим автоматического сопровождения и при достижении разрешенной дальности производил пуск. До момента попадания в цель требовалось удерживать отметку от цели в пределах экрана РЛС. В процессе наведения аппаратура ракеты осуществляла прием сигнала РЛС "Изумруд-2", работающей в режиме конического сканирования. При отходе ракеты от равносигнальной зоны амплитуда сигнала менялась в соответствии с величиной отклонения. Осуществляемое самолетной РЛС модулирование сигнала обеспечивало определение направления отклонения от равносигнальной зоны (вверх-вниз, вправо-влево). Вырабатываемый приемной радиоаппаратурой сигнал рассогласования поступал на элементы автопилота, обеспечивая возвращение ракеты в равносигнальную зону.
Для ракеты "ШМ" использовали аэродинамическая схему "утка" с крестообразно расположенными крыльями и рулями. Особую роль в подобном выборе сыграло то, что при относительно небольших размерах рулей обеспечивалась требуемая маневренность ракеты и ее аэродинамическая устойчивость при различных режимах полета.
Крылья ракеты имели форму, близкую к треугольной. В начале пятидесятых годов они характеризовались как "ромбовидные" – передняя кромка имела положительную стреловидность 60°, задняя – отрицательную, 12°. Предложенная группой аэродинамиков ЦАГИ во главе с П.П. Красильщиковым, эта форма крыльев малого удлинения (1…1,5) нашла широкое применение на советских ракетах тех лет. Напротив, попытки применения ромбовидных крыльев на пилотируемых самолетах (Як-100, цыбинский "РСР") не увенчались успехом из-за недостаточных несущих свойств на малых скоростях. Для стабилизации ракеты по крену на всем протяжении ее полета после схода с направляющей балки самолета, в том числе и на участке до момента начала радиоуправления, на ее крыльях установили элероны.
