Один из полетов на этапе государственных испытаний едва не кончился летным происшествием. При выпуске шланга из танкера не включилась топливная система, наполнявшая его горючим. Лишенный «жесткости», он болтался в воздушном потоке как веревка. Дело кончилось обрывом заправочного конуса, пролетевшего в опасной близости от силовой установки самолета, пилотировавшегося Ю.В. Суховым.

Почти три года испытывали Ту-22РД, и в 1965 году началось его серийное производство. Одновременно началась доработка ранее выпущенных машин.

Большая часть Ту-22РД попала в дальнюю авиацию, и около 40 машин находилось в авиации ВМФ.

Освоение дозаправки топливом в полете летчиками строевых частей проходило довольно трудно и требовало повышения их летного мастерства.

Самолеты Ту-22Р и Ту-22РД, оснащенные аппаратурой радиотехнической разведки «Куб», получили обозначения Ту-22РК и Ту-22РДК.

На рубеже 1970–1980 годов началась разработка варианта Ту-22РДМ с использованием съемного контейнера с разведывательным оборудованием, включавшим станции общей радиотехнической «Тангаж» и инфракрасной «Осень» разведок, РЛС «Шомпол» и сменный комплект фотоаппаратуры для дневного и ночного фотографирования. Кормовую стрелковую установку заменили станцией активных помех СПС-151.

Данная модификация предназначалась для ведения тепловой, радиолокационной, радиотехнической и фоторазведки на сухопутных и морских театрах военных действий. В окончательном виде самолеты оснащались СРС-13с для автоматической разведки наземных и корабельных РЛС с импульсным излучением и вскрытия радиотехнической обстановки противника. Инфракрасная аппаратура «7р» предназначалась как для поиска источников теплового излучения, так и получения тепловых карт местности во всем диапазоне высот, начиная с 200 метров. РЛС «Шомпол» использовалась для получения радиолокационного изображения местности, различных объектов, боевой техники, коммуникаций, выделения движущихся целей и их координат. Подобной модернизации подвергли около десятка ранее выпущенных Ту-22РД, получивших обозначение Ту-22РДМ.

В сумме завод № 22 построил 127 самолетов семейства Ту-22.

В 1961 году в соответствии с требованиями ВВС разработали самолет-постановщик помех Ту-22П (изделие «ЮП»). Машина предназначалась для подавления наземных и корабельных РЛС дальнего обнаружения, работавших в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах радиоволн, целеуказания управляемым реактивным снарядам и наведения истребителей с целью защиты боевых порядков самолетов-разведчиков и ракетоносцев, преодолевавших ПВО противника в сложных метеоусловиях.

В первый вариант Ту-22П переделали пятую машину третьей серии (№ 1032054). Постановщик помех, внешне отличавшийся обилием антенн на фюзеляже и крыле, оснастили вторым вариантом комплекса «Сибирь-2», включавшим станции заградительных помех «Завеса-1» и «Модуляция-1», а также два комплекта устройств создания пассивных помех АПП-22 («Автомат-3»). «Завесу» и «Модуляцию», заключенные в негерметичный контейнер П-2, оборудованный воздушно-жидкостной и воздушной системами охлаждения, устройствами подпитки воздухом блоков станции «Завеса-1» и электропитания, расположили в грузовом отсеке самолета.

В июне 1963 года завершился этап заводских испытаний, и машину предъявили в НИИ ВВС. Государственные испытания проходили с 16 августа 1963 года по 30 марта 1964 года. Столь длительный срок, за который было выполнено лишь 17 полетов, объясняется не только отсутствием хорошей погоды и выполнением доработок оборудования машины, но и ее поломками. В частности, в августе 1963 года разрушился самолетный генератор СТС-30–8, вслед за этим отказал механизм управления разворотом передней опоры шасси.

В заключении НИИ ВВС отмечалось, в частности, что самолет имеет дальность, меньшую на 180–200 км по сравнению с Ту-22Р, а из-за возросшего до 49 тонн веса пустой машины и при нормальном остатке топлива 7000–9000 кг приходилось выдерживать приборную скорость при заходе на посадку не менее 380 км/ч. В то же время специалисты НИИ ВВС рекомендовали принять самолет на вооружение «в качестве составной части общего наряда сил, необходимых для подавления всей радиолокационной системы ПВО противника и для дальнейшего повышения эффективности боевого применения.

Дооснастить Ту-22П противорадиолокационными снарядами «Автострада», станциями активных помех «Фасоль» и «Резеда». В документе отмечалась как недостаток, трудоемкость ручной загрузки автоматов АПП-22, для чего требовалось семь часов и три подготовленных специалиста, а также вредное влияние источников пассивных помех на экипаж и силовую установку. В ходе эксплуатации серийных машин оборудование их постоянно совершенствовалось.

Завод № 22 построил 47 экземпляров Ту-22П, включая опытные.

Проектирование этого самолета началось в 1961 г. Год спустя приступили к заводским испытаниям первого Ту-22У № 601. В отличие от разведчика, на месте радиста расположили кабину летчика-инструктора с бросавшимся в глаза выступавшим фонарем. При этом сняли кормовую артиллерийскую установку, изменили состав оборудования. На катапультируемое кресло инструктора поставили более мощный стреляющий механизм. Как и на боевых самолетах, инструктор катапультировался вниз.

Заводские испытания Ту-22У начались 4 ноября 1961 года, а государственные завершились 28 января 1965 года с рекомендацией о принятии на вооружение, хотя они уже поступали в строевые части. С этого же года на учебные машины, получившие обозначение Ту-22УД, начали устанавливать оборудование дозаправки топливом в полете и двигатели РД-7М2.

23 марта 1968 года потеряли первый Ту-22У. При выполнении предпосадочного маневра у машины отвалилась хвостовая часть. В итоге погибли военные летчики В. Чужков, Н. Хмырев и штурман Л. Данченко. Впоследствии выяснилось, что причиной трагедии стали усталостные трещины в конструкции ресурсного самолета.

Учебно-тренировочный самолет Ту-22У

24 июня 1992 года произошла, видимо, последняя катастрофа, причем связанная с Ту-22У. В тот день экипаж в составе летчика-инструктора подполковника В.Оськина, командира эскадрильи подполковника А. Степченкова и штурмана майора Н.Иванова, взлетев с аэродрома Новобелице вблизи Гомеля (Белоруссия), выполнял полет по кругу с целью восстановления навыков после отпуска. На высоте 900 метров и скорости около 500 км/ч разрушился правый двигатель, вызвав пожар. На высоте, близкой к границе безопасного покидания, старший на борту инструктор Оськин дал команду катапультироваться. Иванов и Степченков благополучно покинули машину, а Оськин, уводя Ту-22У на безопасное расстояние от города, катапультировался на высоте ниже 350 метров и погиб. К этому времени налет инструктора на Ту-22 достиг 1150 часов.

По этому поводу в августе того же года газета «Красная Звезда» писала: «В этом полку самый молодой Ту-22 выпуска 1968 г. Тот, на котором летчики отправились в полет, на четыре года старше самого молодого. При гарантийном ресурсе 750 часов он налетал к моменту катастрофы 2707 часов. Разрушившийся в полете двигатель прошел пять (!) ремонтов, неудивительно, что отказы техники здесь не редкость. Случались они и у Оськина, и у Степанова.