При головной роли НПО «Молния» и непосредственном участии специалистов НПО «Молния», на базе серийных самолётов созданы летающие лаборатории и проведены лётные испытания.
МИГ-25 – летающая лаборатория для отработки динамики полёта и управления самолётом на траекториях бездвигательной посадки ОК «Буран» при возвращении из космического полёта на аэродром посадки.
Ту-154 – для оценки возможности создания летающей лаборатории на базе серийного самолёта Ту-154 для проведения испытаний на траекториях полёта ОК «Буран» в атмосфере Земли. Выполнялись ручные режимы управления с выпущенными интерцепторами и включённом реверсе тяги двух крайних двигателей в полёте с максимальной высоты до касания ВПП аэродрома.
Ту-154 № 85108 – летающая лаборатория для отработки алгоритмов и программ цифрового вычислительного комплекса системы управления на траекториях снижения и посадки ОК «Буран» в режимах ручного управления.
Ту-154 № 85083 (ЛЛ-1) – летающая лаборатория для проведения лётных испытаний реальной аппаратуры системы управления ОК «Буран» на участке снижения и посадки в ручном и автоматическом режимах.
Ту-154 № 85024 (ЛЛ-2) – летающая лаборатория-тренажёр для проведения лётных испытаний реальной аппаратуры системы управления ОК «Буран» и отработки навыков ручного пилотирования ОК «Буран» в условиях реального полёта с реальной системой управления в лётном эксперименте на участке снижения и посадки в ручном и автоматическом режимах.
Летающие лаборатории позволили получить экспериментальное подтверждение в лётных условиях возможности пилотирования ОК «Буран» после продолжительного воздействия невесомости на лётчика-космонавта.
На летающих лабораториях ЛЛ-1 и ЛЛ-2 (Ту-154) были проведены испытания реальной системы управления ОК «Буран» в лётном эксперименте во взаимодействии с другими бортовыми системы ОК «Буран» и взаимодействии с наземным радиотехническим комплексом обеспечения посадки «Вымпел-Н», на аэродроме «Раменское» ЛИИ им. М.М. Громова и аэродроме «Юбилейный» посадочного комплекса ОК «Буран» на космодроме «Байконур» в ручном и автоматическом режимах.
МИГ-25 СОТН – самолёт оптико-телевизионного наблюдения, обеспечивший визуальное наблюдение пуска системы «Энергия-Буран», а также орбитального корабля, возвратившегося из космического полёта: функционирование аэродинамических поверхностей управления (элевонов, расщепляющегося руля направления – воздушного тормоза, балансировочного щитка), первичный (до посадки) осмотр состояния теплозащитного покрытия и передачу телевизионного изображения ОК «Буран».
Ил-18 – для испытания теплозащитного покрытия ОК «Буран» на устойчивость к воздействию набегающего потока атмосферного воздуха на режимах полёта ОК «Буран» при снижении, в атмосфере Земли и в условиях воздушной транспортировки.
Ту- 134БВ – летающая лаборатория для отработки характеристик наземного оборудования микроволновой системы посадки МСП «Вымпел-Н» на ПК ОК разработки ВНИИ РА Минрадиопрома СССР.
ПАЛ – подвижная автолаборатория на базе автомобиля ГАЗ-66 с выдвижной (вверх до 6 м) приёмной антенной для измерения технических характеристик микроволновой системы посадки МСП «Вымпел-Н» вблизи поверхности ВПП.
НПО «Молния» и ЛИИ им. М.М. Громова созданы летающие модели, аппараты типа БОР-4 и БОР-5, на которых проведены опережающие лётно-космические испытания.
БОР-4 – произведено 5 запусков «Бор-4», в том числе:
1 запуск – суборбитальный, 4 запуска – орбитальных: «Космос-1374», «Космос-1445», «Космос-1517», «Космос-1616». На этих аппаратах выполнены испытания теплозащитного покрытия нового типа и технологии его нанесения, которые обеспечивали многоразовое использование ОК «Буран». Эти испытания также позволили получить экспериментальное подтверждение, полученных расчётным путём, наиболее благоприятных траекторий входа в атмосферу после завершения орбитального участка полёта и последующего аэродинамического торможения, с точки зрения температурных воздействий на обшивку корабля.
БОР-5 – произведено 5 суборбитальных запусков «Бор-5»: модели 501, 502, 503, 504 и 505, представляющих собой модель ОК «Бурана» в масштаб 1:8. В результате испытаний БОР-5 были получены материалы, которые позволили уточнить характеристики устойчивости и управляемости ОК «Буран», а также эффективность органов управления в широком диапазоне скоростей (гиперзвуковых и сверхзвуковых) и углов атаки.
НПО «Молния» создало полноразмерный лётный аналог ОК «Буран».
БТС-002 ГЛИ, представлял собой точную копию ОК «Буран» для проведения испытаний в атмосфере. Для обеспечения взлёта с ВПП аэродрома БТС-002 ГЛИ был дооснащён четырьмя турбореактивными двигателями, топливной системой для них и удлинённой передней стойкой шасси.