В Германии в годы войны была разработана система управления, включавшая гидромоторы, которую применили на построенном немецкими специалистами в СССР самолете «150». Мясищев тщательно изучил ее, но счел слишком сложной, недостаточно надежной и трудной в доводке. Оставалось сделать выбор в пользу гидравлического бустера. При его использовании летчик управлял золотниками бустера посредством легких тяг, а нагрузки на штурвале и педалях имитировались пружинными механизмами.
Для бомбардировщика «М» были предусмотрены катапультные кресла всех членов экипажа. В то время проектирование таких кресел возлагалось на разработчика самолета, создало свое кресло и ОКБ-23. Все члены экипажа катапультировались вниз.
В ходе создания самолета были построены полноразмерные макеты передней и кормовой кабин, бомбардировщика в целом, а также множество стендов, в т.ч. гидросистемы и шасси, силовой установки, системы управления. Для отработки самых сложных решений использовались летающие лаборатории, в которые переоборудовали три Ту-4: Ту-4ШР – для испытаний шасси, Ту-4ДР – для испытаний двигателя АМ-03, Ту-4УР – для системы управления и катапультных кресел. Отработка агрегатов силовой установки, а также элементов вооружения, в т.ч. бомбардировочных радиолокационного и оптического прицелов, средств навигации и связи, проводилась на нескольких самолетах-лабораториях в специализированных организациях. В ЦАГИ шли прочностные испытания отдельных панелей и агрегатов самолета, а также статэкземпляра машины (заводской №4100002).
Первый опытный самолет «М» (зав. №4300001) был заложен 15 мая 1952 г. и при работе в три смены закончен уже осенью. В Филях полоса заводского аородрома была небольшой, поэтому его разобрали на агрегаты, перевезли на аэродром ЛИИ в Жуковском, где снова собрали. На машине не были установлены тормозной парашют, большая часть вооружения, отсутствовал механизм «вздыбливания». После цикла наземных испытаний самолет подготовили к первому полету, который состоялся 20 января 1953 г. Опытным бомбардировщиком управлял экипаж летчика- испытателя Ф.Ф.Опадчего (второй пилот А.Н.Грацианский, штурман А.И.Помазунов, радист И.И.Рыхлов, бортинженер Г.А.Нефедов, ведущие инженеры И.Н.Квитко и А.И.Никонов). Конкурировавшая с самолетом «М» туполевская машина «95-1» к тому времени уже проходила свой путь испытаний, поднявшись в воздух 12 ноября 1952 г.
Наземная отработка механизма «вздыбливания»
Стоянка летно-испытательной базы ОКБ-23 в Жуковском. На переднем плане – М-4 №0104.
В отдалении слева видна летающая лаборатория Ту-4ШР
В рамках первого этапа заводских испытаний «эмка» выполнила 28 полетов, а после доработок, в ходе которых, в частности, установили механизм «вздыбливания», еще 18. Испытания шли довольно напряженно. Выявились серьезные проблемы с прочностью ряда агрегатов, гидросистемой и бустерами, наблюдалось шимми передней опоры шасси. Несколько раз в воздухе возникали очень опасные ситуации. Например, однажды частично разрушился руль высоты, но Опадчий, проявив высочайшее мастерство, успешно посадил опытный самолет. Однако самым удручающим оказалось то, по требования правительственного задания были существенно недовыполнены, в частности, бомбардировщик не показал расчетной дальности полета. В других условиях это могло бы привести к закрытию программы, но 11 мая 1953 г. первый Ту-95 разбился, и сэазу после этого был подготовлен проект решения правительства о запуске самолета «М» в серийное производство, причем на двух заводах – №23 и куйбышевском №18, на котором собирались строить Ту-95. Подписан этот документ не был, не 19 сентября вышло постановление о выпуске в 1954-55 гг. на заводе №23 опытной серии из 11 самолетов.
Однако это не означало, что Мясищев мог побивать на лаврах. Ему было поручено срочно привести характеристики самолета «М» в соответствие с заданием, для чего проект трсбовалось капитально проработать. Главной проблемой был лишний вес. По расчетам, масса конструкции самолета должна была составлять 70 т, а фактически она выросла до 79,7 т, при этом максимальная взлетная достигла 181,5 т, что являлось пределом по условиям взлетной тяговооруженности и прочности.
Учитывая это, при создании второй опытной машины была объявлена премия в 50 рублей за каждый «снятый» килограмм. «Вылизывание» конструкции принесло положительные результаты. Кроме то~о, путевая устойчивость оказалась излишней, что позволило укоротить фюзеляж на метр, а также снизить массу самолета, получившего обозначение «ДМ» («дублер М») и заводской № 1300003. На нем установили почти весь комплект вооружения и оборудования, механизм «вздыбливания», для улучшения взлетно-посадочных характеристик увеличили площадь и углы отклонения закрылков. Самолет впервые поднялся в воздух в январе 1954 г. под управлением экипажа Б.К.Галицкого.