Не успев родиться, проект «105» состарился. Первые полеты выявили несоответствие летных характеристик заданным. В результате в 1955–1956 годах вышли еще два постановления Совета министров, последним из которых предписывалось довести максимальную скорость хотя бы до 1475–1550 км/ч.

Чтобы снизить лобовое сопротивление, требовалось спрятать ракету в отсек боевой нагрузки, который переделали, изменив схему уборки шасси. Теперь основные опоры укладывались в гондолы на крыле по типу Ту-16. Это привело к уменьшению площади закрылков и ухудшению взлетно-посадочных характеристик. Одновременно отказались от носовой пушки и вращающейся башни. Вместо двуствольной кормовой установки появилась одноствольная ДК-20 с пушкой Р-23.

Вместе с тем улучшение скоростных характеристик самолета было получено за счет снижения коэффициента лобового сопротивления на сверхзвуке. Применив правило площадей, конструкторы изменили обводы фюзеляжа и добились лучшего обтекания.

Согласно постановлению правительства, выпущенному в апреле 1958 года, летные испытания машины планировали начать во втором квартале следующего года, но туполевцы не успевали, и в июле 1959 года их официально перенесли на последний квартал. Свой первый полет самолет «105А» совершил 7 сентября 1959 года. В том же году главным конструктором машины А. Н. Туполев назначил не знавшего усталости и обладавшего безусловным «аэродинамическим» и конструкторским чутьем Д. С. Маркова.

Примерно в то же время опытный образец самолета «105» потерпел серьезную аварию и его не восстанавливали. Но и первого «105А» хватило ненадолго; в седьмом полете, 21 декабря, произошла катастрофа. На высоте 10000 метров в режиме разгона на околозвуковой скорости начался флаттер руля высоты. После разрушения горизонтального оперения самолет перешел в пикирование и врезался в землю. Спасся лишь радист К. А. Щербаков. Штурман И. Е. Гавриленко погиб после катапультирования от столкновения с фрагментами развалившейся машины, а командир корабля Ю. Т. Алашеев — при ударе о землю. Выдающемуся летчику-испытателю Ю. Т. Алашееву посмертно было присвоено звание Героя Советского Союза.

Впоследствии старший летчик-испытатель туполевской фирмы Э. В. Елян вспоминал, что А. Н. Туполев признавал свою вину, вину своего ОКБ в случившейся катастрофе: «Это беда нашего конструкторского бюро, мы просчитались в связи руля высоты и стабилизатора, в замковом устройстве, фиксирующем руль на сверхзвуковой скорости. Думаю, что это флаттер. Флаттер в очень трудной для анализа околозвуковой области скоростей полета».

Несмотря на потерю опытных образцов, машину «105А» приняли к серийному производству под обозначением Ту-22. Освоением ее с 1959 года занялся завод № 22 в Казани. Там бомбардировщик именовался изделием «Ю». Первый серийный Ту-22 поднялся в небо 21 июня 1960 года. Его пилотировал летчик-испытатель Б. В. Машковцев (впоследствии Герой Советского Союза, заслуженный летчик-испытатель СССР).

Существенным отличием серийных самолетов от опытных образцов стало цельноповоротное горизонтальное оперение. Первые машины комплектовались двигателями ВД-7М максимальной тягой 13000 килограммов и с ресурсом 50 часов, затем появились усовершенствованные турбореактивные двигатели тягой 14500 килограммов, и лишь после их доводки заводские цеха стали покидать самолеты с двигателями полной тяги.

Первые Ту-22 выпускались на заводе № 22 в варианте бомбардировщика. В 1960 году начались совместные (заказчика и промышленности) испытания, проходившие на машинах установочной (нулевой) серии. Ведущими летчиками были Ю. В. Сухов и В. И. Кузнецов (летные характеристики), С. В. Тимонин (бомбардировочное вооружение) и В. Ф. Черноиванов. Быстро выяснилось, что машина не соответствует предъявляемым требованиям как по скорости, так и по дальности. Выявился ряд существенных дефектов. Например, много нареканий вызывала чрезмерно жесткая подвеска шасси. Другой «болезнью» Ту-22 стал флаттер крыла на больших скоростях. Введение противофлаттерных грузов на концах консолей помогло мало. Пришлось ввести ограничение: максимальная скорость не должна быть выше 1,4 М.

Вторую серийную машину Ту-22 потеряли 17 ноября 1960 года. При заходе на посадку вследствие необычно сильной тряски отвалилась трубка, идущая от левого двигателя к манометру давления масла. В результате все масло вытекло и двигатель заклинило. Почти одновременно с этим сектор газа правого двигателя под действием вибрации сполз на малые обороты, и самолет, не долетев до взлетно-посадочной полосы аэродрома ЛИИ, приземлился на луг возле реки Пехорки, разваливаясь на части. В экипаж машины входили летчик В. Р. Ковалев, штурман В. С. Паспортников (из НИИ ВВС) и радист К. А. Щербаков. Пилот и штурман погибли.

На 1961 год заводу № 22 было предписано выпустить 12 бомбардировщиков Ту-22 и 30 разведчиков Ту-22Р. Но завод план не выполнил, сдав лишь 12 машин, поскольку к этому времени продолжалась доводка самолета и в его конструкцию постоянно вносились изменения по результатам испытаний. 9 июля 1961 года первые серийные Ту-22 были продемонстрированы на воздушном параде в Тушине.

В августе начали летать самолеты первой серии, но из-за дефектов рулевых приводов РП-21 и двигателей ВД-7М работа затормозилась. Вскоре дал о себе знать и реверс элеронов. Пытаясь исправить положение, в конструкцию самолета вносили большое количество изменений. Уже готовые машины приходилось возвращать в цеха и переделывать.

В этом же году в ГКАТ [78]состоялось совещание по Ту-22 с участием главкома ВВС, маршала авиации К. А. Вершинина, директоров заводов и А. Н. Туполева. Ситуация вокруг новой машины была тревожная, поток рекламаций от военных не ослабевал. К. А. Вершинин, подводя итог своему выступлению, высказал недовольство по поводу надежности бомбардировщика. Однако председатель ГКАТ П. В. Дементьев не согласился с ним, заявив: «Если Дальней авиации нужен самолет, то берите. Доработки проведем. Если не нужен, — отказывайтесь».

Для ускорения доводки в августе 1961 года ВВС передали промышленности два Ту-22. Самолет «302» предназначался для испытаний с максимальным взлетным весом, а на машине «404» в ЛИИ отрабатывали навигационную систему и радиооборудование.

В заводских испытаниях этой машины, завершившихся на 62-м полете в июле 1962 года, участвовали летчик Н. И. Горяйнов, штурман Ю. Г. Шестаков и радист К. А. Щербаков. Ведущим инженером по испытаниям был Л. А. Юмашев. В этих полетах довели скорость до 1,33 М, дальше уже начинались ограничения по флаттеру и реверсу элеронов.

На совещании 17 января 1962 года Туполев сказал: «Самолет хороший, мотор хороший. Нужно машине давать ход, нужно летать и набирать опыт эксплуатации. Аварийных дефектов нет, реверс обследуем и дадим рекомендации».

При этом сохранялся ряд менее значимых недостатков, связанных с оборудованием самолета. Еще во время испытаний Ту-16 столкнулись с ненадежной работой радиолокационного прицела «Аргон». Об этом устройстве даже упомянули в стихах, посвященных Ту-16, где, в частности, были следующие строки: «На стоянке крик и стон, не работает „Аргон“». Спустя много лет столь же непросто шло дело с прицелом ТП-1, также предназначенным для стрельбы из пушек, защищавших заднюю полусферу.

В 1962 году Андрея Николаевича постигло тяжелое несчастье. 11 июня умерла его дорогая супруга Юлия Николаевна. В последние годы она тяжело болела, Андрей Николаевич не жалел сил и средств для поддержания здоровья жены. Отцу активно помогала дочь — Юлия Андреевна, ставшая врачом-терапевтом. Но здоровье — самый невосполнимый ресурс, и Юлия Николаевна оставила этот мир, прожив лишь 66 лет.

Андрей Николаевич был безутешен. Переживал тяжело и долго, даже изменился в лице. Домашние боялись за его здоровье, старались отвлечь его, как могли, опекали.

Похоронили Юлию Николаевну в старой части Новодевичьего кладбища, в двадцати метрах от стены, где захоронен экипаж и пассажиры «Максима Горького».