Андрей Николаевич сумел доказать руководству, что имеется возможность обеспечить приемлемые экономические характеристики даже с учетом резкого увеличения расходов топлива при внедрении реактивных двигателей. Согласно оценкам, проведенным в ОКБ, в СССР для улучшения экономичности транспортной системы в случае внедрения на авиалинии реактивных пассажирских самолетов необходимо было увеличить ресурс реактивной машины до 25–30 тысяч летных часов, вместо 10 тысяч для поршневых самолетов по сравнению с поршневыми машинами; поднять коммерческую нагрузку, создав самолеты на 50–100 и более пассажиров; увеличить рейсовую скорость полета до 750–800 км/ч. Значительный экономический выигрыш, по мнению ОКБ, должен был дать все тот же модификационный путь создания пассажирской машины на основе освоенного в серии и эксплуатации дальнего реактивного бомбардировщика Ту-16. При этом полностью использовался опыт постройки, доводки и эксплуатации военного прототипа, что обеспечивало высокую надежность и безопасность эксплуатации, столь важные для пассажирского самолета. Значительно уменьшались затраты на постановку машины в серии, благодаря чему уменьшалась себестоимость самолета и повышались экономические характеристики самолета. Облегчались проблемы подготовки летного и наземного состава для нового пассажирского самолета за счет использования специалистов, прошедших подготовку в ВВС на близких по конструкции, летным и эксплуатационным характеристикам боевых самолетах. Эта концепция была продолжением и развитием идей, принятых в ОКБ в период с 1920-х по 1940-е годы, сформировавшихся в ходе проектирования и постройки серии поршневых туполевcких пассажирских и транспортных самолетов. Во второй половине 1940-х годов, в ходе эпопеи постановки на серию Ту-4, ОКБ А. Н. Туполева подготовило глубокие модификации этого дальнего бомбардировщика — пассажирский «лайнер» Ту-70 и транспортный вариант Ту-75. Они успешно прошли цикл испытаний и доводок, но не были приняты к серийному производству и массовой эксплуатации из-за отсутствия необходимых производственных мощностей и, что не менее важно, неготовности рынка авиационных услуг и эксплуатирующих организаций к переходу на новую современную технику.
Еще до принятия официального решения по самолету в ОКБ начались работы по его проектированию. 11 июня 1954 года вышло постановление Совета министров СССР о создании дальнего пассажирского скоростного самолета Ту-16П. В ОКБ по этой машине был принят шифр «104», затем перешедший в официальное название — Ту-104, после чего третья четверка в официальных обозначениях туполевских пассажирских машин стала постоянной цифрой. Самолет должен был проектироваться на базе бомбардировщика Ту-16 с двумя двигателями АМ-3-200. Серийный выпуск самолетов планировался в Харькове.
Переход от Ту-16 к Ту-104 осуществлялся за счет замены старого фюзеляжа на вновь спроектированный — большего диаметра (3,5 вместо 2,9 метра) с полностью герметичным пассажирским салоном. Несколько изменилась схема самолета: вместо среднеплана стал низкоплан, соответственно, были перепроектированы центроплан и мотогондолы. От серийного Ту-16 использовались отъемные части крыла, двигательные отсеки крыла, шасси, горизонтальное и вертикальное оперение, гондолы шасси. Первоначально Ту-104 проектировался на 50 человек, но предусматривался дальнейший переход на модификации для семидесяти и более пассажиров.
В сентябре 1954 года эскизный проект Ту-104 был предъявлен ВВС. В ноябре — декабре состоялась макетная комиссия, одновременно шло рабочее проектирование и постройка опытного экземпляра самолета.
В ходе создания Ту-104 особое внимание было уделено обеспечению высокой надежности конструкции самолета, а также увеличению ресурса планера и особенно гермокабины. Памятуя о проблемах, с которыми столкнулись англичане на «Комете», при выполнении программы создания Ту-104 его планер впервые в отечественной практике был подвергнут циклическим испытаниям в специально построенном гидробассейне ЦАГИ. Они позволили выявить слабые места в конструкции, провести доработки и обеспечить необходимую долговечность.
Одновременно для Ту-104 проводился поиск наиболее рациональных компоновочных схем размещения пассажирских салонов, кухни и бытовых помещений. Разрабатывалась конструкция удобных пассажирских кресел, бестеневое освещение салонов, подбирались цветовые гаммы интерьеров и материалы для обивки и облицовки перегородок и кресел. Интерьер самолета проектировался из предпосылки, что чувство комфорта и безопасности можно обеспечить, создав в самолете «домашнюю» обстановку (идея «салон — дом»). Отсюда некоторая перегруженность интерьера эклектическими элементами традиционного имперского стиля, а также дробность общего объема и отдельных деталей, использование форм и конструкций вагонной архитектуры, обильная отделка под золото и под орех. Все эти особенности в интерьере были присущи лишь первой опытной машине. В дальнейшем, уже в серии, интерьер пассажирского салона стал более «демократичным», приблизившись к мировым стандартам того периода.
Пассажирская специфика самолета вызвала необходимость разработки новых агрегатов системы кондиционирования воздуха, электроприборов для приготовления и подогрева пищи, освещения салонов… Кроме того, к ранее разработанным и существовавшим системам были предъявлены повышенные требования по надежности. Некоторые новые агрегаты, в основном бытового назначения, были спроектированы в самом туполевском ОКБ, так как в тот период специализированные ОКБ отрасли не брались за эту тематику, не имея опыта проектирования специфических агрегатов.
Опытный самолет Ту-104 с двигателями АМ-3 к началу 1955 года был закончен в опытном производстве и передан в Жуковскую летно-испытательную и доводочную базу, где началась его доводка и подготовка к испытаниям.
Л. Л. Кербер в характерной для него яркой сатирической манере вспоминает эпизод перевозки фюзеляжа самолета «104» с набережной Яузы к Садовому кольцу:
«Надо сказать, что операция эта всегда была сложной и нервной. Конечно, машину разбирали на части, но беда в том, что герметичный фюзеляж расстыковывать нельзя, а у Ту-104 его длина 35 метров. Маршрут перевозки выбирали совместно с ГАИ. На крупномасштабной карте, передвигая по ней силуэтик самолета, просматривали, развернется ли он на перекрестках, где надо передвинуть киоски и будки, где поднимать провода троллейбуса или трамвая. Руководил операцией вывозки всегда такелажмейстер Антон Новиков, которому Андрей Николаевич полностью доверял.
Но „на всякую старуху бывает проруха“. Когда повезли „104-ю“ у сквера с памятником Лермонтову, напротив МПС, лопнула воздушная магистраль для подкачки воздуха и два или три колеса трейлера стравили. Возились долго, наступило утро, появились пешеходы и автомашины. Толпы любопытных зевак замучили наших людей и милиционеров. „Авторитеты“ изрекали: „Дирижабль“, „Подводная лодка“ и даже „Сверхмощная бомба“. За день все исправили, и на вторую ночь Ту-104 благополучно прибыл на аэродром».
Заводские испытания прототипа Ту-104 начались 11 июня 1955 года и продолжались до 12 октября 1955 года. Испытания проводил экипаж в составе: командир корабля — летчик-испытатель Ю. Т. Алашеев, второй пилот — Б. М. Тимошок, штурман — П. Н. Руднев, ведущий инженер — В. Н. Бендеров. От ОКБ ведущим инженером по Ту-104 назначили Б. Ф. Петрова, общее руководство темой, как и по Ту-16, осуществлял Д. С. Марков, впоследствии главный конструктор самолета.
Первый вылет опытный Ту-104 совершил 17 июня 1955 года. А 3 июля 1955 года, через две недели после первого вылета, Ту-104 уже был показан на авиационном празднике в Тушине!
В ходе заводских испытаний были получены данные, практически соответствовавшие заданным требованиям на самолет, за исключением длины разбега, но этот недостаток был вскоре исправлен за счет постановки на самолет более мощных двигателей АМ-3М. Самолет был рекомендован для передачи на государственные испытания.
Андрей Николаевич особенно гордился тем фактом, что летные данные новой машины практически соответствовали расчетным: он не раз подчеркивал это на всевозможных докладах, отчетах и конференциях. Это действительно было замечательным достижением, свидетельствовало о зрелости и научной состоятельности расчетной группы ОКБ.
