На создание нового двигателя, пожалуй, самого наукоемкого готового изделия, уходят многие годы, и нередко «сердце самолета» так и не доходит до заказчика. Разработка ТРДД НК-22, как говорилось выше, началась менее двух лет назад, и первый полет опытного Ту-22М состоялся с другими двигателями. Единственным кандидатом на эту должность тогда был НК-144, созданный в середине 1960-х для сверхзвукового авиалайнера Ту-144. Для сокращения взлетной дистанции предусмотрели твердотопливные стартовые ускорители.
Первый Ту-22М0 («нулевка») построили в Казани летом 1969 года, и 30 августа экипаж летчика-испытателя ОКБ В.П. Борисова (второй пилот Б.И. Веремей, штурман-навигатор Л.С. Сикачев и штурман-оператор К.А. Щербаков) опробовали машину в полете. Судя по всему, из-за спешки, связанной с выполнением постановления правительства в срок, наземную отработку не провели в полном объеме, и в первом же полете появилась предпосылка к летному происшествию.
Сразу же после взлета не убрался предкрылок одной из консолей, как выяснилось впоследствии, из-за недостаточной мощности его привода. Экипаж справился с нештатной ситуацией и продолжил полет, но при заходе на посадку все повторилось и привело к раскачке самолета. Пришлось уходить на второй круг и садиться без предкрылков на скорости, больше расчетной на 100 км/ч.
В сентябре 1969 года машина перелетела на аэродром ЛИИ в подмосковный город Жуковский, где продолжили этап заводских летных испытаний и ее доводку. Немало времени ушло и на выбор формы аэродинамической перегородки, закрепленной на центроплане.
Как следует из безымянной публикации в журнале «Аэрокосмическое обозрение», в другом полете на высоте 8000 метров после отключения одного двигателя самопроизвольно выключился и второй ТРДДФ. На планировании из-за конструктивно-производственного дефекта один из двигателей удалось запустить лишь на высоте 500 метров, когда экипаж готовился к безмоторной посадке.
В то же время непосредственный участник того события летчик-испытатель Герой России В.Н. Матвеев так описывал это событие:
В 1970–1971 годах завод построил пять Ту-22М0 для проведения летных испытаний. В 1970-м во время одного из полетов на высоте 13 000 метров после достижения скорости, вдвое превышавшей звуковую, из-за отказа системы наддува смялись фюзеляжные топливные баки, что вынудило ограничить на этом этапе максимальную скорость.
В мае 1971 года три Ту-22М0 летчики-испытатели МАП А.Д. Бессонов, Н.Е. Кульчицкий и заместитель начальника НИИ ВВС генерала Г.Ф. Бутенко впервые продемонстрировали правительству и высшему командному составу Советской Армии. Показ новой авиационной техники проходил под вывеской «Кристалл» в г. Ахтубинске Астраханской области.
В последнем полете на полигоне Грошево, расположенном в нескольких километрах от аэродрома института, с самолета Бутенко сбросили 69 авиабомб калибра 250 кг. Бомбы, взорвавшиеся с интервалом 30 секунд, образовали сплошную стену дыма и пыли, растянувшуюся почти на 3,5 км.
Эффект потрясающий, но, вопреки ожиданию, у самолета большого скачка в летных характеристиках по сравнению с Ту-22 не произошло.
Новое крыло, улучшив взлетно-посадочные характеристики, заметно утяжелило машину по сравнению с Ту-22. Да и параметры силовой установки из пары НК-144–22 оставляли желать лучшего. Как показали испытания, максимальная скорость «нулевки» с одной ракетой Х-22М не превышала 1530 км/ч, а дальность – 4140 км.