Осенью 1950 года к разработке авиационных ракет было привлечено и ОКБ‑301 С. А. Лавочкина, которому было поручено совместно с КБ‑1 (в качестве головного разработчика «Беркута») разработать ракету Г‑300 («210»). По первоначальному замыслу, носителем четырех подобных ракет, а также комплекса радиолокационной аппаратуры Д‑500, предназначавшейся для обнаружения целей и наведения на них ракет, призван был стать тяжелый четырехмоторный бомбардировщик Ту‑4. Этот комплекс должен был обеспечивать поражение ракетами атакующих бомбардировщиков на дальностях до 15 км и высотах до 20 км. Но, как показали уже первые проработки, для подобных характеристик время еще не пришло. Стартовая масса ракеты, первые автономные пуски которой провели в конце 1951 года, превышала тонну. Это существенно ограничивало возможную область ее применения.
Спустя год в КБ С. А. Лавочкина разработали и испытали усовершенствованную ракету Г‑300 («211»), размеры и массу которой удалось несколько уменьшить. Ее запуски производились с самолета‑носителя Ту‑4. Однако от проведения дальнейших работ в этом направлении все же отказались, поскольку для всех – и разработчиков и заказчиков – стала очевидной их бесперспективность из‑за использования в качестве носителя многотонной системы оружия малоскоростного и неманевренного Ту‑4. Для самолетов же других типов система оказалась просто неподъемной.
В дальнейшем в КБ С. А. Лавочкина проводились и другие работы по созданию принципиально новых авиационных ракетных систем. Да, именно систем, а не только ракет. Одна из них разрабатывалась для лавочкинского сверхзвукового истребителя‑перехватчика Ла‑250 и более совершенных ракет.
В начале 1950‑х годов в число организаций‑разработчиков ракет класса «воздух – воздух» вошло и КБ‑1. Первой из начатых здесь разработок стала система авиационного вооружения К‑5 (создававшаяся под руководством К. Н. Патрухина) с управляемой ракетой ШМ.
Ракета ШМ, которую с весны 1952 года разрабатывали в отделе № 32 КБ‑1, должна была иметь значительно меньшие размеры и массу, чем Г‑300. Соответственно и предназначалась она для вооружения относительно небольших по размерам реактивных истребителей‑перехватчиков МиГ‑17 и Як‑25. Все основное бортовое оборудование ракеты создавалось силами КБ‑1. Одновременно к работам по ШМ был привлечен и ряд ведущих научно‑исследовательских и конструкторских организаций страны, которые занимались проектированием боевой части ракеты, ее радиовзрывателя, источников электропитания, порохового заряда для двигателя.
Особую роль в работе над новой системой вооружения сыграл коллектив НИИ‑17, возглавляемый Виктором Васильевичем Тихомировым. В 1952 году на вооружение истребителей МиГ‑15 и МиГ‑17 был принят разработанный в НИИ‑17 на конкурсной основе бортовой радиолокационный прицел «Изумруд». Технический задел, который был создан во время этой работы, позволил в считанные месяцы после решения ряда принципиальных вопросов перейти к испытаниям на МиГ‑17 опытных образцов РЛС «Изумруд‑2», ставших частью системы К‑5. Однако к осени 1954 года стало очевидно, что перегруженный работами НИИ‑17 требуется разгрузить, и в результате в подмосковном Жуковском создали филиал НИИ, получивший в дальнейшем обозначение ОКБ‑15.
ШМ проектировалась как ракета схемы «утка» – с Х‑ообразно расположенными крыльями и рулями. Особую роль в подобном выборе сыграло то, что при относительно небольших размерах рулей обеспечивались требуемая маневренность ракеты, ее аэродинамическая устойчивость при различных режимах полета. Для стабилизации ракеты по крену после ее схода с направляющей балки самолета и до начала радиоуправления на ее крыльях установили элероны.
Интересной особенностью ШМ стали ее рулевые машинки, связанные с рулями и элеронами подвижным корпусом, а их штоки были зафиксированы на корпусе ракеты.
В основу построения системы управления полетом ШМ был положен принцип наведения ракеты на цель по лучу самолетной РЛС наведения, который состоял в следующем. Станция наведения «Изумруд‑2» в процессе 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 ее управление и стабилизацию в плоскостях управления, а также стабилизацию относительно продольной оси.