Ведущие авиационные конструкторские бюро страны, возглавляемые высокоодарёнными и энергичными специалистами А.Н. Туполевым, В.М. Мясищевым, П.О. Сухим (последним в меньшей степени), внимательно следили за развитием задачи аэрокосмического полёта в космос, отнюдь не желая упускать возможность работы над этой престижнейшей, хорошо оплачиваемой исторической задачей.
В 1956–1957 годах внутри ОКБ Туполева был создан отдел «К» (под руководством его сына — Алексея) для работ в области беспилотных авиационных и ракетных систем. В 1958 году отдел «К» начал работы над ударным беспилотным комплексом «ДП» (дальний планирующий), состоящим из ракеты-носителя (предполагалось использовать модификации боевых ракет Р-12 или Р-16) с полезной нагрузкой в виде планирующего ракетоплана, оснащённого термоядерной боевой частью.
В 1959 году отдел приступил к рабочему проектированию экспериментального прототипа боевого комплекса «ДП» — беспилотного самолёта «130» (Ту-130). В окончательном виде он стал «бесхвосткой» массой 2050 килограммов и сравнительно небольших размеров: длина — 8,8 метра, размах крыла — 2,8 метра, высота — 2,2 метра. Ту-130 фактически являлся головной частью баллистической ракеты. Его фюзеляж и крылья обеспечивали создание подъёмной силы, что позволяло резко увеличить дальность стрельбы всей ракетной системы по сравнению с обычными боеголовками. При этом Ту-130 рассчитывался на скорость около трёх километров в секунду. В опытном производстве заложили серию из пяти экспериментальных Ту-130, и в 1960 году первый планёр был готов к оснащению оборудованием и стыковке с РН — модифицированной Р-12. Однако его судьбу решили успехи в создании советских МБР. По постановлению от 5 февраля 1960 года работы прекратили.
После запуска на околоземную орбиту первых ИСЗ встал вопрос о полёте человека в космос. Как запустить, было ясно — ракетой. А в вопросе возвращения из космоса были возможны варианты: неуправляемый спуск в капсуле по баллистической траектории или управляемый в крылатом аппарате.
По просьбе С.П. Королёва авиационное ОКБ-256 П.В. Цыбина в 1958 году приступило к разработке эскизного проекта планирующего космического аппарата (ПКА) для одного члена экипажа. ПКА имел трапециевидное крыло и нормальное хвостовое оперение, особенностью конструкции было складывавшееся в аэродинамическую «тень» фюзеляжа крыло. При стартовой массе 4,7 тонны и посадочной — 2,6 тонны аппарат имел длину 9,4 метра, размах крыла 5,5 метра. Продолжительность полёта планировалась 27 часов. Проект предусматривал вывод ПКА с космонавтом на борту на орбиту высотой 300 километров посредством ракеты «Восток». После орбитального полёта ПКА должен был возвратиться на Землю, совершив планирование в плотных слоях атмосферы. В начале спуска аппарат, используя подъёмную силу несущего корпуса, тормозился до скорости 500–600 метров в секунду, а с высоты 20 километров планировал с помощью раскрывающегося крыла, первоначально сложенного для защиты от перегрева. После продувок, выполненных в ЦАГИ, выяснилось, что тепловые нагрузки значительно превосходят расчётные, а узел шарнира поворотных консолей крыла находится в «термоперегруженной зоне». Возникшие проблемы и успешные испытания корабля «Восток» определили прекращение работ по ПКА. После ликвидации КБ в октябре 1959 года П.В. Цыбин перешёл на работу к своему старому другу С.П. Королёву, к нему же попали и чертежи ПКА.
В 1957–1960 годах воздушно-космические аппараты (ВКА) М-40, М-46, М-48 разрабатывались в ОКБ-23 В. Мясищева. Они предназначались для использования с ракетой Р-7. Последний вариант получил название ВКА-23 и впервые предусматривал применение плиточной керамической теплозащиты. Это был небольшой самолёт типа «летающее крыло» малого удлинения с двухкилевым вертикальным оперением на законцовках крыла. Общий вес аппарата составлял 4,5 тонны, длина — 9 метров, размах крыла — 6,5 метра, высота по килям — 2 метра. Аппарат был способен поднять полезный груз 700 килограммов на орбиты высотой до 400 километров. К марту 1960 года были просчитаны несколько вариантов ракетоплана, но начавшаяся кампания против авиации положила конец и этим разработкам.
