Несмотря на ограниченные возможности, для середины 1950‑х годов ракета РС‑2‑У обладала достаточно высокими характеристиками. Так, при перехвате летящего со скоростью до 900 км/ч реактивного бомбардировщика истребителем МиГ‑19ПМ дистанция пуска ракеты составляла от 1,5 до 4,5 км (минимальное ограничение было связано с безопасностью выхода истребителя из атаки, максимальное – с возможностью автоматического сопровождения цели радиолокатором, а также с запасом топлива и сжатого воздуха на ракете).
С выпуском К‑5М работы по дальнейшей модернизации ШМ не закончились. В марте 1956 года был выпущен эскизный проект еще по одному ее варианту – К‑5С. На этом варианте предлагалось радикально решить проблему относительно невысокой эффективности РС‑1‑У и РС‑2‑У. Ведь, как отмечал в своих воспоминаниях генерал‑полковник Ю. В. Вотинцев,
Действительно, несмотря на то что при испытаниях на земле осколки их боевых частей с пятиметрового расстояния пробивали броневой лист толщиной 10–12 мм, это было лишь констатацией возможностей боевых частей ракет. Как неоднократно показали испытательные пуски и пуски в строевых частях, для целей, представлявших собой многотонные и многометровые объекты, далеко не каждое попадание было смертельным.
Решение, предложенное в начале 1956 года в КБ Грушина, выглядело действительно радикальным: на К‑5С значительно увеличили массу боевой части при соответствующей доработке двигателя. По всем расчетам выходило, что эффективность такой «подросшей в размерах» ракеты значительно повысится даже при сохранении неизменной величины промаха. Более мощная боевая часть позволяла уменьшить влияние ошибок наведения.
На К‑5С планировалось установить и более совершенный радиовзрыватель, аналогичный разрабатываемому в то время для ракеты К‑6. Для поражения тяжелого самолета‑бомбардировщика, по расчетам, требовалось уже две ракеты, а не четыре, как это требовалось при использовании РС‑2‑У. А поскольку К‑5С была ненамного дороже, чем РС‑2‑У, стоимость решения боевой задачи получалась вдвое меньше. Веское подкрепление этой математике получили в августе 1956 года во время испытаний боевой части К‑5С – радиус поражения целей ее осколками заметно вырос.
Но К‑5С не состоялась. Сначала не хватило возможностей истребителей‑перехватчиков – вдвое более тяжелые ракеты потребовали и усиления узлов подвески на крыльях, а по мере приближения испытаний К‑6 первоначальный интерес к К‑5С и вовсе угас.
Дальнейшие работы по модернизации РС‑2‑У проводили уже не в ОКБ‑2. Для истребителей‑перехватчиков, летавших со скоростями, вдвое превышавшими звуковую, потребовались очередная доработка РС‑2‑У и, прежде всего, усиление корпуса, узлов подвески к носителю. Применительно к более тяжелым условиям эксплуатации ракеты – высоким сверхзвуковым скоростям полета и действующим перегрузкам – была усовершенствована и ее аппаратурная часть.
Эту работу выполнило конструкторское бюро серийного завода‑изготовителя РС‑2‑У совместно с КБ‑1 под руководством Д. Л. Томашевича. Новый вариант получил обозначение РС‑2‑УС. Среди прочего ракета отличалась наличием переключателя коэффициента усиления радиоаппаратуры. Это обеспечивало совместную работу ракеты как со станцией ЦД‑ЗОТ (самолета Су‑9), так и с РП‑2‑У (самолета МиГ‑19ПМУ).
Испытания этого весьма оперативно подготовленного варианта ракеты проводились в 1958 году. В дальнейшем на его основе был создан авиационный комплекс перехвата воздушных целей Су‑9‑51 с РЛС ЦД‑ЗОТ, рассчитанный на применение ракет РС‑2‑УС. К весне 1959 года первые самолеты, оснащенные этими ракетами, были поставлены на боевое дежурство. А со временем ракетами РС‑2‑УС вооружили и некоторое количество истребителей‑перехватчиков МиГ‑21Ф.
В начале 1960‑х годов РС‑2‑УС оказалась участницей первых в нашей стране экспериментов по использованию авиационного управляемого ракетного оружия в качестве средства поражения наземных целей. Еще в ходе ее испытаний в НИИ ВВС военными было предложено провести несколько пусков ракеты по оценке возможности стрельбы ею по наземным целям с наведением бортовой РЛС самолета‑носителя. Эта работа была проведена специалистами НИИ ВВС совместно с представителями КБ серийного завода‑изготовителя.
В целом результаты произведенных пусков с истребителя МиГ‑19ПМ по различным наземным и надводным целям показали принципиальную возможность подобного вида боевого использования РС‑2‑УС. В то же время, как отмечалось в отчете по этим пускам, для получения высокой эффективности стрельбы требовалось значительно увеличить массу боевой части ракеты.
Однако эта работа своего продолжения не нашла – увеличение боевой части требовало значительной переделки всей ракеты, а к тому времени работы по данной тематике в ОКБ‑2 были уже прекращены.