Дело в том, что авиационная техника с поршневыми двигателями (винтомоторными силовыми установками) подошла к рубежу, который уже не могла преодолеть. В период наиболее широкого применения поршневых двигателей в авиации самолеты-истребители достигли скорости 600 - 700 км/ч и высоты 12 13 км. Дальнейшего увеличения скорости с силовыми установками этого типа добиться было невозможно. Объясняется это тем, что развиваемая винтомоторной установкой тяга быстро уменьшается с увеличением скорости полета, тогда как из-за значительного увеличения сопротивления самолета на больших скоростях потребная тяга резко возрастает. Для дальнейшего улучшения летных данных самолета требовалась силовая установка иного типа.
В ОКБ А. Н. Туполева на основе Ту-2 был разработан экспериментальный самолет Ту-12. В отличие от своего прототипа он имел реактивные двигатели и измененную в связи с этим носовую часть фюзеляжа. Летные данные машины были несколько лучшими, чем у самолета Ту-2. Но для достижения качественного скачка требовалась не только замена двигателей, но и иная компоновка самолета, а также многих его систем.
Перед промышленностью стояла задача построить новый скоростной фронтовой реактивный бомбардировщик. При постройке первенца реактивной авиации возникли трудности, обусловленные несоответствием массы спроектированного самолета и силы тяги двух предлагавшихся к установке на нем двигателей. Было решено установить в хвостовой части фюзеляжа третий двигатель. Для уменьшения потерь на вредное сопротивление этот двигатель снабжался заслонкой, которая закрывалась, когда отпадала необходимость использования его тяги. Увеличение же тяги предполагалось при взлете и уходе от противника. В 1948 г. фронтовой бомбардировщик Ту-14 прошел испытания. Но в этот же период в ОКБ С. В. Ильюшина также был спроектирован фронтовой бомбардировщик, который и запустили в серийное производство.
Работу конструкторского бюро Туполева, специализировавшегося в основном на тяжелых самолетах, было решено сосредоточить на проектировании и строительстве скоростного бомбардировщика средней дальности. Одной из попыток создания тяжелых скоростных самолетов была экспериментальная машина Ту-82. В ходе ее испытаний конструкторы пришли к выводу, что для устойчивого полета на максимальных скоростях крыло должно иметь стреловидность примерно 30 - 40°. Внешний вид такого самолета (тем более бомбардировщика) был необычен, хотя Андрей Николаевич при создании новых машин обычно опирался на ранее проверенные и испытанные агрегаты и даже схемы. Разработка этого экспериментального самолета, а также результаты теоретических расчетов и продувок моделей позволили перейти к созданию околозвуковых летательных аппаратов с новыми аэродинамическими формами профиля и новой компоновкой крыла и фюзеляжа. В итоге был построен самолет Ту-16. Он имел стреловидное крыло, два двигателя АМ-3 конструкции А. А. Никулина, по тому времени большие скорость, бомбовую нагрузку и дальность полета. Появление этого самолета, демонстрировавшегося на воздушном параде в Тушино, было впечатляющим и широко отмечалось как советской, так и иностранной прессой.
Между тем в жизни признанного конструктора происходили и другие события. 13 января 1949 г. в одном из залов Центрального Дома Советской Армии собрались друзья, товарищи и сотрудники Андрея Николаевича, чтобы поздравить юбиляра, которому незадолго до этого исполнилось 00 лет. Андрей Николаевич находился в особенно приподнятом настроении, потому что в этот день он был награжден орденом Ленина. Много было поздравлений, а среди подарков общее внимание привлекли охотничье ружье и охотничья собака. В качестве сувенира юбиляру преподнесли модель прямокрылого самолета с реактивными двигателями, из сопел которого символически вырывались газовые струи. Так Андрея Николаевича приветствовал генеральный конструктор двигателей А. А. Микулин. Символичность подарка заключалась в том, что в нашей стране был создан очень мощный по тому времени двигатель оригинальной конструкции с тягой около 8000 кгс.
Этот "вызов" был принят, тем более что Военно-воздушным силам требовался новый бомбардировщик - реактивный, с увеличенными габаритами фюзеляжа для размещения боевого груза. При компоновке самолета возникли неудобства, связанные с большой длиной и габаритными диаметрами двигателей, которые трудно было разместить в гондолах под крылом. Поэтому Туполев разместил двигатели возле фюзеляжа, а чтобы струя горячих выхлопных газов не перегревала его обшивку, принял решение повернуть двигатели на несколько градусов в сторону. Испытания Ту-16 прошли успешно, так же как и последующая эксплуатация его в строевых частях Военно-воздушных сил.
Модификацией Ту-16 является самолет-ракетоносец, способный поражать объекты противника, не входя в зону его противовоздушной обороны. Ракетоносцев такого типа не имела ни одна боевая авиация за рубежом. Эти самолеты и до настоящего времени несут службу.
Особое место в деятельности ОКБ А. Н. Туполева занимает разработанный на основе Ту-16 самолет Ту-104, который является первенцем реактивной отечественной гражданской авиации.
Как известно, работы над первыми пассажирскими реактивными самолетами велись в различных странах мира (в Англии - самолет "Комета", во Франции "Каравелла", в США - ДС-8, "Боинг-707"). Одним из первых поднялся в воздух английский реактивный пассажирский лайнер "Комета". Однако вскоре одна из десяти находившихся в эксплуатации машин типа "Комета" разрушилась над Средиземным морем на высоте 10 000 м. Гибель "Кометы" озадачила специалистов, пытавшихся определить причину аварии. Видимо, сказались усталостные напряжения, и после того как появились трещины в металле, самолет разрушился со скоростью взрыва.
Проектирование самолета Ту-104 проводилось в начале пятидесятых годов, когда в связи с внедрением в авиацию реактивных двигателей появилась возможность резкого увеличения скорости полета по сравнению со скоростью эксплуатировавшихся в то время пассажирских самолетов Ли-2, Ил-12 и Ил-14. Другая задача, решавшаяся при проектировании, заключалась в увеличении высоты полета до 10 - 11 км для повышения безопасности полета, так как в те времена неоднократно происходили летные происшествия при полетах над горными массивами. В связи с положительным опытом эксплуатации и для сокращения сроков создания самолета Ту-104 было решено строить пассажирский самолет по конструктивной схеме боевого самолета Ту-16. Новый технический уровень авиационной техники позволил повысить и уровень комфорта для пассажиров, в результате чего стало возможным назвать новые пассажирские самолеты воздушными лайнерами по аналогии с морскими лайнерами, традиционно славящимися высоким комфортом.
В декабре 1954 г. макетная комиссия утвердила проект пассажирского самолета Ту-104, при этом особое внимание было обращено на обеспечение герметичности кабины пилотов и пассажирского салона на больших высотах полета и создания в них условий, близких к земным атмосферным условиям, что достигалось системой кондиционирования, снабжавшей экипаж и пассажиров воздухом необходимой чистоты, температуры и давления. Потребовалась разработка шумоглушащих покрытий для создания акустически приемлемых условий для пассажиров. Андрей Николаевич показывал пальцами руки толщину стенки фюзеляжа, гарантирующую безопасность и комфорт. Работоспособность узлов самолета, и в частности фюзеляжа, подтверждалась не только расчетами, но и специальными испытаниями в гидробассейне. Много работ потребовалось провести и для обеспечения работоспособности остекления кабины пилотов и пассажирского салона в связи с большой поверхностью стекол.
На самолете Ту-104 были установлены два турбореактивных двигателя РД-ЗМ (АМ-3), применявшиеся и на самолете Ту-16. Хотя двигатели этого типа имеют повышенный расход топлива, например по сравнению с двухконтурными [ГРД, что неблагоприятно для экономических характеристик пассажирских самолетов, были выбраны именно двигатели РД-ЗМ в основном вследствие их высокой надежности, подтвержденной эксплуатацией Ту-16.