Значительный объем работ по созданию новых конструкционных материалов (жаропрочных титановых сплавов, неметаллических материалов, особых сортов резины, стеклопластиков) был проделан в ВИАМ.
В декабре 1966 г. ОКБ предъявило заказчику макет самолета Т-4 (имел длину 43,7 м, размах крыла 22,0 м и площадь крыла 291 м
При изготовлении машины были применены новые технологии, многие из которых не имели аналогов в отечественном и мировом авиастроении. Весь цикл производства Т-4 был в максимальной степени автоматизирован. В частности, автоматически выполнялось 95% сварных работ. Был достигнут значительно более высокий, чем при постройке самолетов предыдущих конструкций, коэффициент использования материалов, что свело к минимуму отходы. Предусмотренный при серийном производстве полный перевод монолитных деталей на сборно-сварные конструкции, по оценкам НИАТ, должен был обеспечить снижение расходов материалов на 70%, трудоемкости – на 45%, сокращение производственных циклов – в два-три раза.
В 1972 г. в Жуковском была продолжена доводка систем и подготовка машины к первому полету. Однако начало летных испытаний было задержано из-за разрушения титановых крепежных деталей в хвостовой части фюзеляжа в результате высокого уровня акустических и вибрационных нагрузок. В результате весь титановый крепеж было решено заменить на стальной.
Впервые самолет поднялся в воздух 22 августа 1972 г. (дата полета неоднократно переносилась из-за плохой видимости, вызванной многочисленными торфяными и лесными пожарами, плотно закрывшими небо Центральной и Северо-Восточной России дымкой). Самолет пилотировал летчик-испытатель B.C. Ильюшин, во второй кабине находился штурман-испытатель Н.Е. Алферов. За организацию и проведение испытаний отвечал ведущий инженер А.С. Титов. По октябрь 1974 г. Т-4 выполнил девять испытатель ных полетов, в которых была достигнута скорость, соответствующая М=1,28, и высота 12 100 м. Как писал B.C. Ильюшин, самолет был прост в пилотировании, имел хорошую устойчивость и управляемость. Каких-либо серьезных осложнений не возникало. Однако в титановых лонжеронах крыла были выявлены трещины, что потребовало проведения ремонтных работ (места концентраций трещин рассверливались). На втором опытном самолете были применены новые, более вязкие и пластичные сплавы, что в принципе устраняло проблему трещин.
Кроме самолета «101» и планера «101С», предназначенного для статиспытаний, на ТМЗ в 1969 г. началась постройка второго самолета, «102», завершившаяся в 1973 г. Началось изготовление агрегатов для самолета «103», велась подготовка к постройке самолетов «104», «105» и «106».
В октябре 1974 г. летные испытания «сотки» приостановили, а сам самолет вскоре был переведен с территории ТМЗ в ЛИИДБ ОКБ А.Н. Туполева. Вскоре прекратились и работы по изготовлению оснастки для серийного выпуска бомбардировщика на Казанском авиационном заводе, который к тому времени уже освоил производство основного «конкурента» Т-4 – туполевского бомбардировщика Ту-22М.
Т-4 долгое время находился на консервации. Одному из авторов этих строк довелось впервые увидеть «сотку» зимой 1975 г.: огромный самолет с лоснящимися черными боками, почему-то вызвавший ассоциацию с паровозом, одиноко стоял в плохо освещенном ангаре. Два-три человека лениво ковырялись на фюзеляже машины, выполняя какие- то малопонятные работы. Однако неспешные действия рабочих и впечатление какой-то заброшенности самолета, наводили на мысль, что программа умирает. Действительно, в том же 1975 г. все работы по Т-4 были прекращены. Отклоняемая носовая часть фюзеляжа «сотки» вскоре была отстыкована и, помещенная на транспортировочную тележку, некоторое время находилась на стоянке опытных машин ОКБ П.О. Сухого, интригуя непосвященных прохожих, принимающих ее за фюзеляж какого-то нового неведомого истребителя. В 1982 г. изделие «100» было перевезено на свою последнюю, вечную стоянку – в музей ВВС в Монино. Два других недостроенных экземпляра Т-4 разобрали на металл (часть деталей самолета «102» была передана в МАИ в качестве наглядных пособий).