Все созданные в ОКБ вертолеты — Ми-1, Ми-4, Ми-6, Ми-10 — строились по одновинтовой схеме. Поскольку для такой схемы нужно было разрабатывать новые двигатели и сверхмощный редуктор и попутно решать другие сложные технические задачи, то М. Л. Миль с сотрудниками искали иную схему расположения винтов, обдумывали несколько вариантов. Каждый подвергался внимательному анализу, при котором учитывались все обстоятельства, включая условия будущего производства машины. Рассматривался, например, вариант одновинтового вертолета с реактивными двигателями на концах лопастей. Редуктор для него был не нужен, однако требовалось спроектировать новую несущую роторную систему, другие узлы и детали, проще говоря, создать новый вертолет. Рассматривались также различные варианты схем с удвоением винтомоторной группы.

В начале 60-х М. Л. Миль в соавторстве с молодыми конструкторами А. В. Некрасовым, А. С. Браверманом, Л. Н. Гродко и М. А. Лейкандом опубликовал книгу «Вертолеты. Расчет и проектирование», в которой не только прослеживалась история развития вертолетостроения, но и обобщался опыт проектирования, накопленный в ОКБ. В одной из глав теоретически рассматривалось развитие вертолетов по грузоподъемности. «Как создать больший по весу вертолет? Вычислить параметры оптимальной конструкции не удается — слишком много противоречий должен «взвесить» конструктор… Рано или поздно перед ним встает вопрос о целесообразности дальнейшего увеличения диаметра несущего винта и переходе на двух- или многовинтовую схему… Комбинаций, по существу, не так уж много: двухвинтовые (продольная или поперечная схема) и трехвинтовые вертолеты».

Рассматривались трехвинтовая и даже четырехвинтовая схемы, но обе были отвергнуты: анализ показал, что необходимую грузоподъемность (25 тонн) можно обеспечить двумя винтами. В результате было решено использовать две винтомоторные группы вертолета Ми-6. Но как строить «мосты», соединяющие несущие винты, — поперечно или продольно? Большинство отечественных и зарубежных авторитетных специалистов считали, что для вертолета большой грузоподъемности рационально использовать продольную схему. Для изучения достоинств и недостатков продольной схемы на летной станции проводили испытания трех вертолетов Як-24 и вертолета США «Боинг-Вертол» V-44. Этот вертолет М. Л. Миль приобрел по решению правительства в США в 1960 году.

На этих вертолетах летали и изучали летные характеристики, в частности, взаимодействие влияния винтов и распределение между ними мощности, определение потребной мощности двигателей на различных режимах полета. Выполняли эту работу летчики-испытатели В. П. Колошенко, Р. И. Капрелян и Г. Р. Карапетян. Во время испытаний Як-24 были обнаружены неравномерная загрузка переднего и заднего редукторов, большие вибрации, неустойчивость вертолета в полете. Те же самые явления проявились и при испытаниях американского вертолета. Вариант компоновки В-12, в котором винтомоторные группы Ми-6 располагались продольно, прорабатывался, но был отвергнут в связи с недостатками, выявленными при испытаниях. В результате в ОКБ остановились на поперечной схеме. Вертолет такой конструкции FW-61 построил в Германии перед войной Генрих Фокке. В СССР вертолеты поперечной схемы проектировали И. П. Братухин и Н. И. Камов. В ОКБ был объявлен конкурс на лучшее конструкторское решение. В нем участвовали две группы: А. С. Браверман, А. М. Блок и М. Л. Миль, О. П. Бахов и другие конструкторы. Началась работа над эскизным проектом. Сначала нарисовали ферму. Трудность состояла в том, чтобы избежать нежелательных колебаний, присущих поперечной схеме, и опасных резонансных колебаний, которые могли вызвать подвешенные на концах фермы двигатели. Миль М. Л. предложил блестящее решение: вынести силовые установки на пространственных фермах в стороны от фюзеляжа, преобразовав часть поддерживающих их подкосов в крылья обратного сужения. Они предполагались узкими у фюзеляжа (здесь скорость воздушного потока от несущих винтов максимальна) и расширяющимися к концу (где скорость потока минимальна). Выигрыш в подъемной силе достигал 9 тонн, что позволило обеспечить требуемую грузоподъемность. На эту абсолютно оригинальную схему М. Л. Миль и О. П. Бахов получили патенты в Англии, США, Франции и Италии. Комиссия, возглавляемая директором ЦАГИ В. М. Мясищевым, одобрила решение строить вертолет В-12 по такой схеме.

Интересной была конструкция гондол для двигателей В-12. Откидной капот позволял обслуживать двигатели без дополнительных наземных стремянок. Можно было выйти из кабины, пройти по крылу, встать на откинутый капот гондолы, как на трап, и заняться мотором. Четыре двигателя ГТД-25Ф конструкции П. Ф. Соловьева мощностью 6500 л.с. каждый работали попарно, передавая вращение двум главным редукторам, на выходных валах которых были установлены пятилопастные несущие винты. Двигатели, главные редукторы, втулки и автоматы перекоса взяли от выпускавшихся серийно вертолетов М-6 и Ми-10. Они были значительно усовершенствованы: двигатель стал на 1000 л с. мощнее, каждая лопасть — легче на 300 килограммов, появился новый лонжерон.

Важный вопрос для вертолета поперечной схемы — выбор направления вращения винтов. Этой теме посвящена теоретическая работа М. Л. Миля «Устойчивость и балансировка вертолетов поперечной схемы». Он рассмотрел силы и моменты, действующие на вертолет при вращении винтов в двух направлениях: от фюзеляжа наружу — типа «брасс» и в противоположном направлении — «баттерфляй». Миль пришел к выводу, что в случае вращения винтов по схеме «брасс» вертолет более управляем. Этот вывод противоречил мнению многих специалистов, которые настойчиво подталкивали его к выбору направления вращения винтов внутрь к фюзеляжу типа «баттерфляй».

В своей работе М. Л. Миль писал, что «глубоко задумывается обо всех аспектах задачи только первооткрыватель, далее удачная и проверенная схема находит себе сотни последователей и подражателей, которым нет уже необходимости представлять себе все аспекты проблемы. Поэтому очень интересно было бы узнать, какими соображениями руководствоваться профессор Фокке, выбравший это направление первым. По счастливой случайности автор этих строк встретился с Францем Боде, который был первым пилотом фирмы Фокке и испытывал вертолеты фирмы. На вопрос о выборе направления винтов он ответил просто, чтобы получался координированный разворот, т. е. направление от фюзеляжа наружу. Т. е. чтобы рыскание, возникающее при крене, было направлено в сторону крена».

Полеты показали очень хорошую устойчивость и управляемость В-12. Пилотирующий его летчик В. П. Колошенко рассказывал, что вертолет устойчиво летал с брошенной ручкой управления от 3 до 7 минут.

М. Л. Миль писал: «Как создать следующий, больший по весу вертолет? Вычислить параметры оптимальной конструкции почти не удается — слишком много противоречивых соображений должен взвесить конструктор… Рано или поздно перед ним встает вопрос о целесообразности дальнейшего увеличения диаметра несущего винта и переходе на двух- или многовинтовую схему… Комбинаций, по существу, не так много: двухвинтовые (продольная или поперечная схема) и трехвинтовые вертолеты».

Рассматривались трехвинтовая и даже четырехвинтовая схемы, но обе были отвергнуты: анализ показал, что необходимую грузоподъемность (25 тонн) можно обеспечить двумя винтами.