Размещение двигателей в фюзеляже упрощало их обслуживание и замену, однако вызвало немало проблем с устройством воздушных каналов, огибавших бомбоотсек и ниши основных стоек шасси. По длине каналов Ту-22М стал своеобразным рекордсменом. Расчеты и продувки в аэродинамических трубах ЦАГИ показали, что потери полного давления в этих каналах весьма значительны, и с учетом возможности перепрофилирования их в будущем они были сделаны в виде отдельных секций, которые могли быть извлечены из фюзеляжа для замены. Для обеспечения достаточного расхода воздуха через двигатель на земле и малых скоростях полета по бокам фюзеляжа были предусмотрены окна дополнительного забора воздуха, закрываемые в полете створками.

Особенности установки двигателей и компоновки самолета в целом снижали эффективность вертикального оперения. Продувки показали, что на больших углах атаки оно затеняется широким фюзеляжем и центропланом. Для решения проблемы потребовалась установка мощного форкиля, внутренние объемы которого были использованы для размещения агрегатов и оборудования. Надо заметить, что на туполевской фирме килем принято называть лишь отъемную часть вертикального оперения, и разработчики гордились "маленьким килем" своего детища.

Кабина пилотов Ту-22М

Кабина штурмана-навигатора и штурмана-оператора систем вооружения Ту-22М. Вид на приборные доски

При проектировании Tv-22M дальности полета придавалось первостепенное значение (требованиями ВВС предусматривалось создание полноценного дальнего бомбардировщика). Наряду с ухищрениями аэродинамиков, весовым совершенствованием планера и установкой экономичных двигателей НК-22 (форсажная тяга 22000 кгс) были приняты меры для увеличения запаса топлива на борту. Для его размещения использовались все резервы планера. Помимо фюзеляжных баков, топливо заливалось в кессоны центроплана и консолей крыла, соединенных трубопроводами с герметичными шарнирными стыками, а также в баки форкиля. Предусмотрена была и возможность дозаправки самолета в воздухе при помощи системы "шланг-конус-штанга".

Плотная компоновка самолета заставила отказаться от привычного устройства кабины и разместить членов экипажа попарно (двух пилотов в передней кабине, штурмана-навигатора и штурмана-оператора систем вооружения в задней), с доступом через индивидуальные люки сверху. Тем не менее, с учетом пожеланий летчиков (на Ту-22 они жаловались на тесноту и неудобство рабочих мест), кабины были выполнены достаточно просторными, а остекление обеспечивало отличный 'обзор. Любопытно, что на макетной стадии площадь остекления пришлось даже несколько уменьшить – для нормальной работы с экранами индикаторов требовался эффект "темной комнаты". Для спасения летчиков при аварийном покидании самолета туполевцами были разработаны катапультные кресла КТ-1, обеспечивающие покидание самолета с нулевой высоты до практического потолка при минимальной скорости 130 км/ч (система спасения Ту-22 была бесполезна на высотах менее 250 м).

"Модернизация" Ту-22 зашла так далеко, что в конструкции самолета использовались лишь передняя стойка шасси и створки бомбоотсека предшественника.

К началу 1969 г. первый опытный Tv-22M был построен и доставлен на аэродром ЛИИ для испытаний. В сборочном цеху уже находился второй самолет, третья машина предназначалась для статических испытаний. Первый полет Tv-22M состоялся летом 1969 г. В воздух опытные машины поднимали заслуженные летчики-испытатели Б. Веремей, В. Борисов, А. Бессонов. Новизна самолета и большой объем необходимых испытательно-доводочных работ привели к решению – для их ускорения, помимо двух построенных самолетов, вывести на войсковые испытания опытную серию из 10-ти бомбардировщиков (обычно для больших самолетов опытная серия ограничивалась 5-ю машинами).

Одновременно на авиазаводе №22 в Казани (давней туполевской "вотчине") разворачивалась подготовка к серийному производству нового бомбардировщика – "изделия 45-02". Для налаживания производства в Казань отбыла группа конструкторов ОКБ. Серийные самолеты имели ряд отличий от прототипов. Форкиль, который то и дело "вело" на больших скоростях полета, был разделен по длине на три части для компенсации деформаций. Обтекатели узлов крепления шасси были уменьшены, а в ходе производства отказались и от раздвижной пары колес. Сняли контейнер тормозного парашюта вместе с гаком, практичность которого на машине весом более 100 тонн после испытаний была сочтена сомнительной. Место контейнера в основании киля заняла универсальная кормовая установка УКУ-9К-502 с двумя пушками ГШ-23, предназначенная для защиты самолета от атак сзади. Тормозной парашют перенесен в специальный отсек хвостовой части фюзеляжа. Доработанный бомбардировщик получил в серии наименование Ту-22М2.

В отношении артиллерийского оборонительного вооружения бомбардировщиков Общие Технические Требования ВВС были непреклонны, хотя к началу семидесятых годов ценности в борьбе с истребителями противника оно уже не представляло. Пушки кормовой установки предполагалось использовать для постановки помех самонаводящимся ракетам и РЛС противника. Для этого они снаряжались противоинфракрасными (ПИКС) и противорадиолокационными (ПРЛС) снарядами. При ведении огня из четырех стволов кормовой установки начинявшая ПРЛС "лапша" дипольных отражателей (металлизированного стекловолокна) и термитная смесь ПИКС разлетались, образуя за бомбардировщиком сплошную стену ложных целей. Предусматривался также и обстрел наземных целей с бреющего полета. Пушечная установка имела электрические силовые приводы и могла наводиться на цель вручную или в автоматическом режиме с помощью радиолокационного и телевизионного прицелов. Оснащение ею самолета привело к увеличению веса на 660 кг.

Кабина штурмана-навигатора и штурмана-оператора Ту-22М. Вид на кресла КТ-1

Надписи на кресле КТ-1

Приборная доска пилотской кабины Тy-22М

Серьезно была усилена и наступательная мощь бомбардировщика. В комплексе вооружения К-22 он мог нести до трех крылатых ракет (в перегрузочном варианте): одну в полуутопленном положении в бомбоотсеке и две на подкрыльевых подвесках. Помимо 12000 кг бомб в фюзеляже, Ту-22М2 мог нести бомбы и на внешней подвеске на четырех многозамковых бомбодержателях МБДЗ-У9-68. Максимальный вес боевой сбрасываемой нагрузки при этом достигал 21000 кг в разнообразных вариантах (в частности, до 69 ФАБ-250, 42 ФАБ-500 или 8 ФАБ-1500 плюс 2 ФАБ-3000).

Войсковые испытания Ту-22М2 проводились в полтавском 185-м гвардейском тяжелобомбардировочном полку 13-й гвардейской ТБАД, которым командовал П. С. Дейнекин.

Ударная сила Ту-22М2 была эффектно продемонстрирована при показе новой техники высшему военному и партийному руководству в июне 1971 г. Всего лишь один бомбардировщик обрушил на полигон 20 тонн бомб, превратив в крошево танки и БТР, изображавшие танковый полк на марше. От взрывов мощных "пятисоток" вылетели все стекла в павильоне, сооруженном для высоких гостей. Пилотировавший Ту-22 М 2 Б. Г. Подчиненов был удостоен рукопожатия Л. И. Брежнева, которому особенно понравился самолет, сбросивший у него на глазах целый вагон бомб. За успехи в освоении новой техники Б. Г. Подчиненов (а он первым из строевых летчиков освоил Ту-22М2) вскоре был награжден орденом Красной Звезды.