Конструкторы проделали большую работу по аэродинамической и конструктивной компоновке перехватчика, в результате чего удалось достигнуть хороших летных характеристик на сверхзвуковом и дозвуковом режимах полета, при взлете и посадке. Для обеспечения высоких сверхзвуковых скоростей полета и продолжительного времени барражирования на скорости М=0,85 применили крыло со стреловидностью 56° с профилями малой относительной толщины и фюзеляж, выполненный по "правилу площадей". Такая компоновка самолета обеспечивала получение достаточно высокого аэродинамического качества на дозвуковых скоростях (Кмах=9,85) и приемлемого коэффициента сопротивления на сверхзвуковых скоростях (Сх=0,0365 при М=1,5).
Экипаж из двух человек для данного класса самолетов являлся оптимальным. Их обязанности распределялись следующим образом:
- летчик пилотировал самолет, осуществлял наведение на цель по командам наземной системы и РЛС РП-С ("Смерч"), а также выполнял пуск ракет;
- штурман-оператор осуществлял самолетовождение в течение всего полета, поиск цели с помощью станции РП-С, ее опознавание и захват, а также радиосвязь с базовым аэродромом.
Комплекс навигационного и связного оборудования на самолете-носителе был почти таким же, как на дальних бомбардировщиках, что обеспечивало возможность барражирования перехватчика в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока. Для эффективной работы двигателей АЛ-7Ф-2 на всех режимах полета воздухозаборники Ту-28 имели подвижные двухскачковые центральные тела-конусы. Хорошие взлетно-посадочные характеристики самолета обеспечивались выдвижными щелевыми закрылками, кроме того, на посадке использовались интерцепторы и тормозной парашют.
Самолет "98ЛЛ" на так называемой площадке хранения ЛИиДБ ОКБ А.Н.Туполева
Внутренний пилон серийного Ту-128
Внешний пилон Ту-128 поздних серий
После утверждения заказчиком эскизного проекта в августе 1958 г. начался выпуск рабочих чертежей, которые передавались на опытный завод. В январе 1960 г. состоялась макетная комиссия. Она в целом макет перехватчика и установленные на нем системы одобрила, однако потребовала проведения некоторых доработок. Основные изменения касались оборудования. Агрегаты планера запущенного в производство прототипа пришлось дорабатывать незначительно.
Еще в процессе проектирования перехватчика авиационной промышленности были выданы заказы на поставку ряда самолетов-мишеней для отработки комплекса Ту-28-80, в частности: радиоуправляемой мишени Ил-28М, пилотируемого и беспилотного вариантов мишени на базе высотного разведчика Як-25РВ, прорабатывался вопрос о мишени Ту-16М (М-16) и подвесных ракетах- мишенях на базе ракет КСР-2 (КРМ).
Поскольку ОКБ-156 отвечало не только за самолет-носитель, но и за весь комплекс, а его судьба во многом зависела от смежников, туполевцы тесно сотрудничали со всеми предприятиями и организациями, привлеченными к этой работе. Перед коллективом Ф.Волкова стояла задача создать бортовую РЛС с дальностью обнаружения 50 км и дальностью захвата цели 30-40 км. Кроме ограничений по массе и габаритам, к станции выдвигались достаточно жесткие требования по помехозащищенности, т.к. самолеты вероятного противника оснащались различными средствами РЭБ. ОКБ М.Р.Бисновата впервые в СССР создавало всеракурсные ракеты класса "воздух-воздух", предназначенные для поражения маневрирующих целей в широком диапазоне условий применения. Скорость сближения ракеты с целью могла изменяться в зависимости от ракурса атаки в пределах от 200 до 1600 м/с. В таком широком диапазоне невозможно было обеспечить высокую вероятность поражения цели без согласования параметров системы управления ракетой и радиовзрывателем с условиями сближения. Такое согласование проводилось по информации, получаемой с самолета- носителя в момент пуска. В ходе проектирования удалось решить задачу значительного повышения маневренных возможностей ракеты: максимальное значение боковой перегрузки довели до 21д благодаря резкому снижению удельной нагрузки на крыло и повышению ее энерговооруженности.
Самонаведение К-80 осуществлялось по методу пропорциональной навигации. Из компоновочных соображений ракета имела нормальную аэродинамическую схему. Треугольные крылья и трапециевидные рули располагались крестообразно. Ракетный двигатель на твердом топливе имел суммарный импульс тяги у земли 24500 кгс/с. Осколочно-фугасная БЧ массой 53,5 кг имела радиовзрыватель и предохранительно-исполнительный механизм. К-80 обеспечивала поражение воздушных целей, летящих со скоростью до 2000 км/ч на высотах 8-21 км (с превышением над самолетом-носителем до 8 км) и на дальностях от 2 до 25 км. Масса ракеты составляла 483 кг, длина - 5450 мм, диаметр фюзеляжа - 315 мм. Для ее подвески на перехватчик "128" разработали специальное подкрыльевое пусковое устройство АПУ-128. Ракеты с тепловой головкой подвешивались на внутренние крыльевые пилоны, с радиолокационной - на внешние.
Учитывая всю сложность отработки и доводки РЛС "Смерч", ее связи с бортом самолета и ракет, общего взаимодействия всех элементов комплекса, было принято решение о проведении испытаний станции на летающих лабораториях "98ЛЛ" и Ту-104ЛЛ, причем на последней даже проводили пуски опытных ракет К-80 по мишеням. Переделку опытного самолета "98" провели в 1959 г. путем установки на месте кабины штурмана РЛС "Смерч" и некоторых других изменений. За свой внешний вид машина у разработчиков и испытателей получила кличку "буряк". Работы по этой лаборатории возглавлял один из старейших соратников Туполева А.И.Путилов.
Первый прототип Ту-128 в ходе испытаний. Под фюзеляжем - обтекатель КЗА
Первый прототип Ту-128
"Скрипач" выходит на сцену
Строительство опытного самолета на заводе №156 продолжалось в течение первой половины 1960 г. К середине лета перехватчик был готов, и 12 июля его перевезли на Л ИиДБ, где закончили монтаж оборудования и опробовали системы. Первый прототип внешне несколько отличался от серийных машин: под фюзеляжем был установлен большой обтекатель с контрольно-записывающей аппаратурой (КЗА) и два подфюзеляжных гребня для увеличения путевой устойчивости.
Для проведения заводских испытаний создали бригаду во главе с Д.Кантором, ведущим инженером по испытаниям стал B. Карпинский, летный экипаж назначили в составе летчика-испытателя М.В.Козлова и штурмана-испытателя К.И.Малхасяна. Кроме того, к полетам на опытном перехватчике "128" готовились лучшие пилоты и штурманы летно-испытательной базы: C.Т.Агапов, А.Д.Бессонов, В.П.Борисов, В.Молчанов, А.Н.Николаев, В.Баженов, В.Колосов. В ходе подготовки проводились тренировочные полеты на перехватчиках Су-9, Як-27 и других самолетах, близких по назначению к "128". В состав бригады испытателей машины включили и экипаж Ту-104/1 Л, на котором отрабатывались важнейшие элементы комплекса, во главе с ведущим инженером по летным испытаниям ОКБ-156 А.Гороховым. Впоследствии это помогло решить многие проблемы, связанные с работой РЛС и комплекса в целом. Устранением выявленных недостатков и отказов занималась бригада, руководимая ведущим инженером по производству А.Залесским.