6 июля 1966 года совершил первый полет опытный истребитель укороченного взлёта-посадки Т-58ВД. Машину пилотировал летчик-испытатель Евгений Степанович Соловьев.
Ведущим инженером по испытаниям был назначен опытный специалист Р.Г. Ярмарков.

Т-58ВД - экспериментальный истребитель разработанный в ОКБ Сухого.
Эта машина к совершенствованию собственно истребителя-перехватчика Су-15 никакого отношения не имела. Она использовалась в качестве летающей лаборатории по программе создания ударного самолета укороченного взлета и посадки Т6-1.
Сама идея улучшить ВПХ за счет установки дополнительных подъемных двигателей (ПД) была в то время очень популярна в мире.
6 мая 1965 года был издан приказ МАП, по которому ОКБ Сухого получило задание на постройку летающей лаборатории для натурной проверки режимов КВП. Самолету присвоили обозначение Т-58ВД, а создавался он на базе первого опытного Су-15. При этом пришлось доработать фюзеляж. Между воздушными каналами, в ряд, под углом 10° к вертикали установили три подъемных двигателя РД36-35 тягой по 2540 кгс, (в 1962 году рыбинское ОКБ-36 П.А. Колесова приступило к разработке двигателей РД-36).
В верхней части фюзеляжа разместили две открывающиеся створки воздухозаборника: переднюю для одного, а заднюю для двух двигателей. В нижней части фюзеляжа установили профилированные управляемые жалюзи, которые имели два рабочих положения, обеспечивая отклонение струи газов.
Постройка Т-58ВД завершилась в декабре 1965 года, после чего начались отработки на специальном стенде. Он представлял собой площадку с металлическим покрытием, к которой швартовался самолет, и двигатель НК-12, установленный перед самолетом в качестве вентилятора в некоем подобии профилированной аэродинамической трубы. Поток на выходе из трубы позволял имитировать разбег самолета до скорости 400 км/ч. Испытания на стенде позволили полностью отработать все основные системы Т-58ВД. К сожалению, не обошлось без ЧП: в феврале 1966 года погиб механик лаборатории силовых установок Ухов, который неосторожно приблизился к носовой части самолета во время работы вентиляторной установки. В июне 1966 года были проведены рулежки и подлеты с включением подъемных двигателей. Летные испытания с их включением начали в конце того же месяца.
До окончания года состоялось 37 полетов, 19 рулежек и подлетов, в т.ч. рулежки на грунтовой полосе. Было установлено, что при включенных ПД взлетная скорость уменьшилась с 390 до 285 км/ч, а посадочная - с 315 до 225 км/ч, длина разбега сократилась с 1170 до 500 м, а пробега - с 1000 до 560 м. Поведение самолета с включенными ПД на взлете практически не отличалось от обычного Су-15. Однако выполняемую на меньших скоростях посадку существенно затруднял значительный кабрирующий момент, для устранения которого приходилось отключать передний двигатель РД36-35.

Испытания продолжались до конца 1967 года. Они показали, что выгоды от улучшения ВПХ с лихвой перекрываются недостатками. Горячая струя газов от ПД негативно влияла на элементы самолета, поверхность ВПП и не позволяла подвешивать под фюзеляжем полезную нагрузку. Весьма существенными оказались снижение весовой отдачи и уменьшение запаса топлива на борту (до 3970 кг). Кроме Е.С. Соловьева, на Т-58ВД летал только В.С. Ильюшин, который выполнил в марте 1967 года на нем 3 полета, готовясь к испытаниям опытного Т6-1.

Звездным часом этой лаборатории, принесшим ей всемирную известность стал воздушный парад в Домодедово, прошедший летом 1967 года. После этого парада фотографии Т-58ВД разошлись по всем мировым СМИ.

В 1968-69 годах летающая лаборатория Т-58ВД эпизодически поднималась в воздух, затем долго простояла «у забора» ЛИиДБ и в 1976 году была передана в МАИ для использования в качестве учебного пособия. Но и там век Т-58ВД оказался недолгим: уже в 1980 году он был разрезан на металлолом.