苏霍伊设计局的方案
苏霍伊设计局（当时它的正式名称是莫斯科工程技术工厂，1966年以前被称为OKB—52测试设计局）是苏联著名的战术飞机设计局，这个设计局曾进行过一次重型轰炸机的 尝试，即T-4超音速中程战略轰炸机，该轰炸机设计速度为3马赫。苏联政府提出新型战略轰炸机研制项目后，苏霍伊设计决定在T- 4的基础上进行新机的研制。T-4的失败之处在于它的三角翼，这种翼形的优点是：飞机在跨音速时的阻力增加变得更为平缓，飞机很容易达到超音速的要求；缺点是诱导阻力大、升力线斜率小，特别在亚音速区更加明显，不利于巡航，因此，T-4无法达到航程的要求。针对这种情况，苏霍伊设计局决定在机翼上下功夫。
苏霍伊 T-4轰炸机 三视图
早在上世纪50年代初期，苏联在飞机上进行了变后掠翼问题的大量研究。变后掠翼的好处是可以兼顾航程和性能上的要求，采用大展弦比和相对厚度大的机翼，飞机容易获得较大的升力和较低的单位翼展载荷，这也有利干减小飞机的诱导阻力。因此，变后掠翼能够在一定限 度内改变机翼平面形状，从而使飞机在不同的飞行速度条件上都具有最佳的后掠角配置。变后掠翼的缺点是重量大，结构复杂，使用费高，但总的来说，变后掠翼在气动效能上的提高可以弥补它的不足。苏霍伊设计局在这方面有着成功的经验，苏霍伊设计局研制的苏-17就是变后掠翼战斗机，1966年8月2日首飞，1967年7月首次公开对外展示。苏霍伊设计局的新型轰炸机方案就 是在T-4(izdeliye 100)的基础上简单地将三角翼换成变后掠翼，改进后的飞机编号为T-4M,“M”意为改进。1968年，T-4M的研制 工作正式开始着手进行。
T-4M的性能及尺寸数据为：机长50米，翼展最大为43.4米（后掠角为15°)，最小为22.5米（后掠角为72 °)。飞机正常起飞重量 为131吨，最大起飞重量为149吨（包柄4.5吨 的Kh-45空对地导弹和18吨的常规炸弹）。T-4M采用4台克里索夫/雷宾斯克的RD36-41发动机，飞机的最大速度为3200千米/小时， 在20000——23000米高度的巡航速度为3000—3200千米/小时。高空超音速航程为7000千米，高空亚音速航程为10000千米，低空航程为3500千米。苏联空军要求的16000千米的航程只有进行过2次空中加油后才能达到。
苏霍伊 T-4m 三视图
苏霍伊设计局的T-4M方案看起来不错，但不久它的缺点就暴露出来，第一个重要问题就是由于发动机短舱布置占据了整个机腹，T-4M如果不增加机体尺寸就无法设计内部弹舱，这样机载武器就只能挂载在机体外部，而武器暴露在外意味着飞机的阻力相当大，很难达到空军要求的最大速度。第二个问题就是当时苏联无法找到符合刚度要求的活动翼段的主梁。为此，苏霍伊设计局的T-4M项目被退回进行修改，修改工作持续到1969年年底。此时，苏霍伊对这个T-4M方案已经失去信心，它决定放弃这个方案而着手另一个方案。
新项目编号为T-4MS(izdeliye200),但它实际上跟T-4没有任何相似的地方，编号中的“S”意为战略。就当时的技术水平来说，采用变后掠冀仍是解决速度和航程的唯一办法，为此，苏霍伊设计局的T-4MS还采用变后掠翼方案。为了提高机体的容积增加燃油量和电子设备，T- 4MS采用了类似飞镖的布局，整个机身就是一个大型的升力体，或称飞翼式布局，为此，其变后掠翼尺寸非常小，机翼全后掠时，整个X机就是一个三角形。飞翼的展弦比为0.5,相对厚度为6%。活动冀部分的相对厚度从翼根的11 %到翼尖 的7%。活动翼的后掠范围为30°—72°。T- 4MS模型在苏联中央流体力学院（TsAGI)的风洞测试表明，飞机的升阻比在0.8马赫下为17.5,在3.0马赫下为7.3。T-4MS的早期动力系统采用的是4台RD36-41涡轮喷气发动机，该发动机单台推力为156.9千牛，后改为4台库兹涅佐夫设计局的K-101发动机，该发动机单台推力为196.1千牛。T-4MS机组乘员采用3人制，2名飞行员，1名导航系统操作员。
T-4MS的主要尺寸数据为：机长41.2 米，最大翼展40.8米（后掠角为30°)，最小 冀展为25米（后掠角为72°)，机高8.0米。升力面面积482.3—506.5平方米。主轮距为 6.0米，前后轮距为12米。T-4MS的重量数据为：设计起飞重量170吨，这个重量包括63吨机体结构重量，97吨燃油和9吨武器重量。T-4MS的性能数据为：设计最大速度为3200千米/小时，高空巡航速度为3000—3200千米/小时，低空最大速度为1100千米/小时，低空巡航速度为850千米/小时。设计实用升限为24000米。飞机在3000千米/小时速度和 高度20000—24000米的航程为9000千米（采用K-101发动机），如果采用RD36-41发动机， 相同条件下的航程为7500千米；在11000米高 度时亚音速航程为14000千米，（采用101发动机），如果采用RD36-41发动机，相同条件下的航程为11000千米。T-4MS的起飞距离 为1100米，着陆距离为950米。
苏霍伊 T-4MS 三视图
执行典型的战略任务时，T-4MS可在内部弹舱携带2枚Kh-45空对地导弹，也可在外部（发动机短舱之间）携带2枚，该导弹每枚重达4.5吨。T-4MS还可在外部携带24枚 Kh-2000短程空对地导弹。T-4MS最大载弹量为45吨，由于最大起飞重量的限制，在这种情况下，燃油量会相应减少。米亚舍夫设计局的方案
米亚舍夫设计局在1960年因M-50“莽汉”项目的中止而撒消，但在1966年10月又恢复，恢复后的新名称为试验工程技术工厂(EMZ)。1967-1968年，米亚舍夫设计局开始着 手M-20项目，这个项目就是竞争苏联超音速战略轰炸机的，该项目共有4个不同的方案飞机，米格亚舍夫也是一开始就从典型的变后掠翼人手，4个方案飞机发动机在机身后部, 进气道在机身两侧或机身下方，这个方案跟美国F-111和米格-23的布局十分相似，只是尺寸更大些。这4个方案编号为M20-1、M20-2、M20-5、M20-6,这4个就是众所周 知的M20型号1。
米亚设计局 M20 I 方案 M20-2
M20型号II是比较激进的一组方案，方案飞机采用大后掠角下单翼布局，机头有固定式鸭翼，其后掠角略小于机翼后掠角。这组方案最大的特点是机翼翼尖在高速飞行时可以下折以提高飞行稳定性，跟美国的XB-70的类似。这组方案飞机区别是：一是有的发动机在机身后部，有的以短舱形式分开布置在机翼下方；二是垂尾有的是一个，有的是两个。这组方案飞机编号为M20-7、M20-10、M20-11、M20-12、M20-14和M20-15。
米亚 M20 II方案 M20-9
第三组方案就是M20型号III，方案飞机编号为M20-16、M20-17、M20-18、M20-19和M20-21。这组方案总体是鸭式加变后掠翼布局，飞机采用4或6台发动机，发动机布置在机身后部（短舱）或埋入机身后部。
米亚 M20 III方案 M20-21
第四组方案就是M20型号IV，方案飞机编号为M20-22、M20-23。这组方案飞机采用变后掠翼加常规布局，4台发动机以短舱方式安装在机翼下方。这组方案跟美国的AMSA和后来的图-160非常相似。
米亚 M20 IV 方案 M20-23
所有的M20方案飞机起飞重量为300—325吨，如果携带外部油箱最大起飞重量可达到345吨。
图波列夬设计局的2.3马赫轰炸机
图波列夫设计局当时正式的名称为莫斯科工程技术试验工厂，在1966年以前被称为OKB-156。1970年，图波列夫设计局加人到竞争超音速轰炸机的行列中，与苏霍伊设计局和米亚舍夫设计局同台竞技。图波列夫设计局是苏联著名的以设计大型飞机，特别是轰炸机为主的设计局，在研制轰炸机方面有着十分明显的技术优势。1967年苏联政府就开始招标战略轰炸机研制，而在轰炸机研制方面技术能力最强的图波列夫却是最后一个递交方案，晚了近3年。图波列夫设计局的方案非常有个性，它的方案很少考虑到空军的技术要求，而是按照自己对战略轰炸机使用的特点及技术能力的综合认识进行设计的，图波列夫本人强烈要求空军的技术指标能做些修改，使之更可行，特别是速度方面的要求。根据图波列夫的看法，他认为，和2.3马赫（2500千米/小时）的轰炸机相比，3.0—3.2马赫（3200—3500千米/小时）的轰炸机在结构设计和其它技术方面所冒的风险远远大于收益，因此，t他的设计方案“飞机”160(早期名称为“飞机”156)设计的最大速度为2.3马赫。
图-160 tu-160 早期方案
在1970-1972年间，图波列夫设计局开始进行系列飞机的设计工作，这些飞机的编号统称160M轰炸机（izdeliyeL),子型号编号为L-l、L-2等等，这些飞机都采用的是三角翼设计。与此同时，图波列夫还在测试图-144超音速客机，并开始着手进行第二代超音速客机图-244的研制工作。160M轰炸机和244客机同时在设计局中展开，两种飞机的外形也很像。设计者尽量使两个方案的飞机在高空超音速状态航程尽可能地大。两个方案都采用了三角翼，发动机布置与机身或机冀融合，这种设计_的是提高飞机的升阻比，在超音速状态下的升阻比为7—9，而亚音速状态下的升阻比为15。1972年8月，图波列夫设计局为图-160轰炸机和图-144D选用了雷宾斯克RD36-51发动机，该发动机没有加力燃烧室，单台最大推力为225.6—235.4千牛，重量为4.2吨。耗油率为0.897千克/千牛小时（速度为2.2马赫，高度为18000米），推重比为4.85。但是，雷宾斯克RD36-51发动机进展不太顺利，后来到1978年，该发动机才算研制成功。之前，RD36-51虽然通过了地面测试，但图波列夫等不及了，他为后来的图-160选用了其它型号发动机。与此同时，图-144项目被取消，RD36-51发动机也失去了升空的机会。
1972年，苏联空军对苏霍伊的T-4MS、米亚舍夫设计局的20和图波列夫的160M方案进行了评估，最后宣布苏霍伊设计局的T-4MS方案获胜。然而，这三家设计局的方案都没有达到空军的技术要求，这可能是件好事，如果真的按空军的要求去做的话，后果可能会更糟糕，也许到头来这个项目一个果实也结不出来。现在的问题是，获胜的方案也没有达到空军的技术要求，这个方案还不能算是最终方案。在同一年，战略轰炸机的竞争进行第二阶段，此时，苏联空军同意将轰炸机的速度降到2.3马赫，这正是图波列夫方案最大速度，因此，图波列夫设计局的160M方案得以进行第二阶段进行竞争（实际上是新一轮竞争）。米亚舍夫设计局此时也提交了M-18方案，这个方案实际上是M20型号IV的改进型号，由干空军的速度要求降低，M-18的重要部位由钛合金改为铝合金。苏霍伊设计局此时把全部的精力都投入到了战术战斗机上，它自动退出了战略轰炸机的竞争行列。
项目初具规模
第二阶段的竞争中，苏联空军看中了米亚舍夫设计局的M-18变后掠翼方案，这个方案得到了中央流体力学院和航空工业科学技术委员会的技术支持。而图波列夫设计局的160M方案虽然在速度和高度上有优势，但飞机的机翼只有一种模式，在低空方面明显不如M-18方案，因此，图波列夫的方案最终失败。苏联空军虽然在速度方面做出了I上步，但飞机的14000—16000千米的航程没有商量的余地。同时，飞机必须具有在复杂飞行模式下飞抵目标的能力，即大部分的航线必须在高空以亚音速条件下进行，在敌方2000千米的防御圈内飞机可以在髙空以2500千米/小时的速度，或者在超低空以1000千米/小时的速度进行突防。其它的要求是飞机具有优异的可部署性，也就是可以在起落条件不高，或者长度不足的机场起落，苏联国土面积大，拥有大量等级较低的机场。
能达到空军的苛刻的要求的，只有变后掠冀轰炸机，三角翼轰炸机恰恰对机场要求过髙，其起降距离长。在中等后掠角，轰炸机可以在亚音速巡航状态下达到最大航程，而最大后掠角，轰炸机可以达到最大速度，最小后掠角可以确保飞机以最大起飞重量（包括最大燃油量和载弹量）起飞。通过计算可知，变后掠翼和三角翼飞机在超音速状态下的航程基本相同，而在亚音速状态下，变后掠翼飞机的航程比三角翼飞机的高35%—45%，最后服役的图-160在亚音速时的升阻比为18.5—19,超音速时的升阻比为6.0,这说明当初选择变后掠翼是正确的。
在上世纪60年代，苏联主要飞机设计局都对变后掠翼方案进行了有益的研究并研制成功几款实用飞机，比如米高扬设计局的米格-23和苏霍伊设计局的苏-17、苏-24等，虽然苏联在变后掠翼方面有一定的经验，但在起飞重量达数百吨的飞机上采用变后掠翼，其结构的复杂程度可想而知，活动节和枢轴增加的死重十分可观，跟变后掠翼战斗机有着明显的差异。为此，苏联航空工业部部长蒂门特耶夫专门成立一个冶金技术国家项目组，召集一些专家进行合金技术研究。后来的图-160上重要的承重部件都采用了新型合金材料，这些材料采用了一些新技术进行加工，包括钛合金真空焊技术。
米亚舍夫设计局虽然赢得了竞争，但该设计局太小，此前的M-50项目被取消后，设计局的大量人才流失，以设计局现有的力量无法将图纸上的方案变成真实的飞机，为此，苏联政府指派图波列夫设计局来完成M-18方案飞机。米亚舍夫设计局到头来为别人做的嫁衣裳，其实这种事情在各国都经常发生，比如美国的诺斯罗谱公司的YF-17最后成了麦道公司的拳头产品——F/A-18。1973年，图波列夫设计局正式幵始在M-18的基础上设计图-160轰炸机，在设计过程中，图波列夫设计局不断地完善M-18设计，使之越来越像现在的图-160轰炸机。在确定了图160轰炸机的基本布局和参数后，图波列夫设计局和空军科学院、航空工业部开始为轰炸机选择相应的飞机系统和结构部件。
根据图-160的飞行技术数据，动力系统应该采用带加力燃烧室的涡轮风扇发动机，发动机涵道比应该在1—2之间。最初，为图-160飞机选择的是NK-25发动机，该发动机是图-22M3“逆火”轰炸机动力系统。NK-25发动机最大加力推力为245千牛，这个推力满足了图-160的动力要求，但是，该发动机的耗油率太高，安装该发动机的图-160无法达到规定的航程要求。尽管如此，安装NK-25发动机的图-160飞机于1974年进行了首飞。1977年，库兹涅佐夫设计局技术人员开始在NK-25发动机的基础上研制更先进的NK-32三转子涡轮风扇发动机，该发动机的推力没有变化，但耗油率降为0.72千克/千牛小时（亚音速巡航状态）和1.7千克/千牛小时（超音速状态）。NK-32发动机于1980年由图-142测试飞机平台携带（机腹下携带）升空进行了测试，1983年该发动机正式进行批生产。库兹涅佐夫设计局计划为图-160研制更先进的NK-74发动机最终没有离开图纸。
动力系统布局
图波列夫设计局曾考虑过多达14种发动机布局，有的是分两组2台发动机上下叠放式、机身下4台发动机共用一个短舱式、3台独立布置式（发动机进气道为圆形）等，最后将发动机布局确定为4台发动机，每2台共用一个短舱布置在机翼后缘下方，发动机进气道为垂直楔形可调式进气道，两组发动机之间的机身可以设计内部弹舱。
1974年1月26日和1975年12月15日，图波列夫设计局正式向苏联部长会议出具文件要求建造图-160轰炸机，根据这些文件判断，图-160为一种多任务模式的战略导弹载机，其动力系统为4台NK-32发动机。其携带2枚Kh-45空对地导弹（单枚重量为4.5吨）在亚音速状态下的航程为14000—16000千米；在多模式航线状态下（包括2000千米的超音速飞行，或者在50—200米低空的高亚音速飞行）的航程为12000—13000千米。飞机最大速度为2300—2500千米/小时，低空速度为1000千米/小时。飞机实用升限为18000—20000米，最大载弹量为40吨。
阿列克射·图波列夫（图波列夫设计局创始人安德烈·图波列夫的儿子）是早期图-160项目的负责人，在早期设计阶段的1975年，瓦伦汀·布利兹努科被任命为图-160的总设计师，他的助力手是利夫·巴兹恩科夫。在图-160的研制期间，吉奥吉·切由姆金为空气动力部门负责人，瓦亚切斯拉夫·苏里曼科夫为结构强度部门负责人，斯米扬·维克多切科为工程技术部门负责人。翼根固定翼段及机翼转动枢轴部位由达尼尔·加比耶夫负责研制，起落架由亚科夫·利夫希特斯负责研制，机体结构由艾奥西夫·尼兹瓦尔负责研制。瓦伦汀·克里莫夫是图波列夫设计局位于茹科夫斯基分部的负责人，阿纳托利·亚索科夫是原型机测试工程师，安德烈·米谢科夫是图波列夫设计局位于莫斯科试验工厂的总设计师，维塔利·科比洛夫负责管理喀山工厂一切事务。所有这些人都为图_160轰炸机的诞生创造了条件。
1975年1月，图波列夫设计局的设计组进入下一个设计阶段，即过渡设计和全尺寸模型制造阶段，这时，图-160的工厂名称为“项目”70(izdeliye70)。1977年，过渡设计和模型呈交给国家验收委员会。此时的图-160在正常携带2枚Kh-45空对地导弹（共9吨）的载荷下的起飞重量为260吨，飞机空重为103吨，燃油重量为148吨。后来的实际设计中，由于结构重量的增加，图-160的实际可操作空重为117吨，起飞重量也达到了275吨。
关于图-160这个编号，在图-160轰炸机出现前的几年里就有媒体使用这个编号了，当初图波列夫设计局的方案编号就是160，米亚舍夫设计局的M-18交给图波列夫设计局后，设计局就沿用了这个编号。在上世纪70年代后期美苏两国进行的《战略武器限制条约II》的谈判中，苏联人里奥尼迪·布列兹恩耶夫，也许是图波列夫设计组的其它成员向美国人透露了苏联正准备研制一种重型轰炸机的信息，除了图-160这个编号及可能在喀山生产外，美国及西方对其它细节一无所知。为此1978年11月的美国《空军力量杂志》在报道图-22M“逆火”轰炸机时提到了上述人员泄露的有关图-160重型轰炸机信息。
武器系统的争论
在很长一段时间里都没人对图-160的武器系统提出疑问，当时苏联其它的重型轰炸机都可以携带1枚或2枚AS-1“狗窝”重型亚音速空对地导弹，其它超音速空对地导弹如AS-2“鲑鱼”、AS-3“袋鼠”、AS-4“厨房”等仍在役。苏联计划为新一代战略轰炸机，即图-160研制新型Kh-45空对地导弹，基本型号的图-160可在内部弹舱携带2枚该型号导弹，如果需要，图-160也可在外部携带2枚Kh-45导弹，但代价是飞机的性能下降。
位于莫斯科附近杜伯纳的苏联彩虹设计局在上世纪60年代中期以前属于米高扬设计局（OKB-155)的一个导弹设计分部（OKB-2-155)，1963年这个分部从米高扬设计局独立出来组成彩虹设计局，上文提到的几款超音速导弹都是该设计局研制的。1965年7月，在亚历山大·比里兹恩雅克的领导下，彩虹设计局开始研制Kh-45空对地导弹，该导弹最初是为苏霍伊设计局的T-4轰炸机研制的。在随后的10年里，彩虹设计局共生产了十数枚Kh-45导弹用于测试。该导弹由钛合金制造，导弹长10.8米，重量为4500千克，射程为500—600千米，制导方式为中继惯性制导加末端采用主动雷达制导的复合方式，制导方式跟美国的M鱼叉”空对舰导弹的类似。主动雷达制导系统的搜索距离为150千米，锁定距离为90千米。Kh-2000导弹项目也干1965年正式开始，这个项目的成果之一就是Kh-15短程空对地导弹，该导弹也是为苏联新型轰炸机研制的。当时，还有其它的一些导弹研制项目。
1968年，也就是苏联政府正式进行战略轰炸机项目竞争不久之后，苏联国内开始着56手“冋声”（Echo)防区外低空战略空对地导弹的研究和研制工作，当时，有很多关于超音速空对地导弹的研制方案，导弹的速度当然越快越好，但是，苏联国家航空系统科学研究院(GosNIIAS)和彩虹设计局在这个时候却提出了与发展潮流背道而驰的小型亚音速Kh-55导弹方案，这种导弹采用了全新的地形跟踪制导系统。可是，航空工业委员会和空军却认为这个方案纯粹是幻想的产物，对这种新型制导方式极为不信任，为此否决了这个方案。就这样，Kh-45导弹成了图-160飞机的唯一空对地导弹。Kh-55项目并没有停止，为了迎合苏联空军想法，彩虹设计局继续研制带传统制导方式的中程Kh-55导弹，即中继采用惯性导航，末端采甩主动雷达制导的系统。
到了1976年，图-160正处在过渡设计阶段，这时图-160基本型计划携带2枚Kh-45导弹，另外还可以携带24枚Kh-15,或10—12枚Kh-15M(这两款导弹仍处在研制阶段），或者是10—15枚Kh-55导弹。这些导弹计划几经沉浮，但Kh-45导弹始终地位牢固，它是图-160的标准武器系统。
上述的导弹计划在1976-1977年间突然来了个惊天大逆转，原因是这时苏联获得情报说美国正在研制AGM-86(ALCM-B)战略巡航导弹。超音速导弹性能当然比亚音速的在诸多方面要更强，但不可忽视的一点是超音速导弹的射程无法跟亚音速的相比，苏联此前的导弹，包栝正在研制的Kh-45导弹动辄数吨，长度也接近或超过10米，但是航程却都没超过600千米。而美国的AGM-86A巡航导弹重量只有860千克，但航程却达到了1200千米；AGM-86B重量为1270千克，航程达到2500—3000千米。体积小，意味着战略轰炸机一次的携带量可以大幅度增加，打击能力甚至是Kh-45的10倍之多。为此，苏联将Kh-45导弹从图-160的武器系统名单中去除，转而要求彩虹设计局着手Kh-55战略打击型号的研制。苏联空军这时重新规定图-160的标准武器系统，那就是：内部弹舱的两个MKU6—5U旋转发射架携带12枚（每6个一组）Kh-55导弹，不携带Kh-55导弹时也可以携带12—24枚Kh-15导弹。苏联空军还考虑为图-160研制其它型号的导弹，或者携带制导或非制导炸弹，但是，这一切都没能变为现实。
据官方正式的资料，图-160轰炸机只有Kh-55SM、Kh-15和Kh-15P这三种武器系统，其它官方或公开的资料都没有提到其它武器系统，也许还有其它的武器系统，但不为外界所知。图-160巨大的内部弹舱和超强的挂载能力，只携带上述三种导弹（后两种服役还存在着诸多疑问）显然是太浪费了。当初为图-160设计的导弹是Kh-45,这种导弹长约10.8米，重4.5吨，为此，图-160的弹舱长度达到了11.28米，而Kh-55导弹的长度只有6.04米，巨大的空间被浪费。1976—1977年Kh-45导弹被取消后，图-160还处在过渡设计阶段，因此，有充足的时间重新设计弹舱。但是，图-160的弹舱并没有重新设计，仍保持原样，这么做的目的是考虑到以后可能为图-160装备其它尺寸较大型号的导弹，比如“米提瑞特”-A(Meteorit)导弹系统，该导弹系统是马斯诺斯特拉耶尼亚科学生产联合体（原切诺梅伊设计局）研制的，该系统导弹为3M25，海军型号为“米提瑞特”-M(M意为海基），陆射型号“米提瑞特”-N(N意为陆基）空射型号为“米提瑞特”-A(A意为空基）。“米提瑞特”导弹系统是1976年苏联政府要求研制的一款巡航导弹，不幸的是该导弹系统最终被取消。
设计人员早期给图-160轰炸机设计的自卫系统包括尾部炮塔的6管30毫米GSh-6-30机炮，但是后来这个炮塔被“贝克尔”自卫系统所取代。“贝克尔”自卫系统的80%设备布置在机尾部，因此有人称之为“胡萝卜”。机尾的最后部为“罂粟花”红外线导弹干扰探测系统，雷达告警装置和电子对抗系统也布置在这个位置。图-160的干扰装置为三联装50毫米APP-50红外线/金属箔片干扰发射器，共24发，该干扰发射器也是苏-27系统飞机的标准干扰设备。早期的“贝克尔”自卫系统的故障率非常高，主要原因是机体颤振造成的。自卫系统经常出现虚警信号，比如该系统经常把F-16战斗机的雷达信号误当成地面对空警戒雷达的信号。在图-160的生产过程中，机尾部重新设计整流罩，加上缩短垂直尾翼的高度后，颤振问题才有所减轻。
设计人员还为图-160设计了其它的自卫系统，但这些系统并没有全部采纳，比如，原计划为图-160装备R-77空对空导弹用于自卫，但这个计划未被采纳。
原型机开始测试
1977年，图-160项目获得国家通过后，图波列夫设计局位干莫斯科的试验工厂开始建造3架原型机用干测试，这个试验工厂并不负责制造整机，图-160的其它部位在几家图波列夫设计的生产工厂进行生产，尔后进行组装，比如位于喀山的工厂生产机身，位干新西伯利亚的工厂生产活动翼和尾翼部分，位于高尔基的工厂生产起落架等等。第一架图-160原型机（序列号70-01)主要用于基本的飞行试验，它的电子设备还没有完全安装，只安装了飞行必须的设备；第二架原型机（序列号70-02)主要用于静力试验；第三架原型机(序列号70-03)算是实用型号，以后的系列飞机都照此生产。第一架原型机于1981年1月在茹科夫斯基组装完毕，经过数月的系统和设备测试后，当年11月14日，图.160飞机进行了地面高速滑行试验。
1981年11月25日，第一架原型机准备进行第二次滑行试验，此时这架飞机停在2架图-144超音速客机旁边，有人拍摄了此时的合影照，这是图-160飞机第一次向外界展示的照片。西方获知这种新型轰炸机后将其暂时命名为“拉明”-P，拉明是拉明斯科依简称，这是西方对茹科夫斯基测试机场的一个通俗称呼。后来北约又为其起绰号为“海盗旗”。就这样，苏联这种重型战略轰炸机开始为世界所熟知。
图-160第一架原型机70-01干1981年12月18日进行了首飞，首席试飞员为布理斯·威里梅，副驾驶是希尔杰·阿加普夫，领航员为米凯尔·科兹尔和阿纳托利·依里明科。首飞这天正是当时苏共中央总书记，部长会议主席勃涅日列夫75岁生日前一天，外界普遍认为这是在取悦当时的国家领导人，但设计师今天却说首飞日期和勃涅日列夫生日的日期只能算是一种巧合，并不是刻意这么做的。也许这种说法是有一定的道理，因为，苏联的传统是在当年的12月首飞是为了给当年的工作总结留下一个好结果，但有机会向国家领导人表示一下衷心还是有必要的，特别是像图波列夫这样的设计局跟高层搞好关系是非常有必要的，要不然米亚舍夫的M-18方案也不会这么轻易落在图波列夫设计局手中。事实上，第一架图-160原型机的首飞日期做了几天的调整（不知道是提前了，还是推后了），为的是配合官方的纪念活动。第一架原型机首飞持续了27分钟，飞机爬升到了2000米高度，根据布理斯·威里梅的回忆，飞机飞行了150—220公里，外界对这个航程数据十分怀疑，可能是布理斯·威里梅记错了。
首飞三个月后的1982年2月，布理斯·威里梅驾驶原型机首次进行了超音速飞行，随后的飞行试验中他又飞出了图-160的最大速度，即2200千米/小时。在试飞中也发现了图-160的一些重大技术问题，比如在一次飞行降落时，飞机的前起落架无法伸出，经过简单的修理，加上布理斯·威里梅娴熟的驾驶技术，最后飞机安全降落。最有趣的飞行试验是去除座舱顶蓬的试验，这个试验的目的是测试飞机座舱被破坏后对飞行员的影响，这次危险的试验飞行员是尼尔·萨塔罗夫。
完成试验任务的第一架原型机70-01后来被部分拆解放置在茹科夫斯基机场，从外形上看，这架原型机跟后来批量生产的型号没多大区别，较为明显的区别是原型机机头有一个长长的空速管。原型机和生产型最大的区别在内部，不仅一些设备完全不同，某些部位的结构也重新进行了设计，原型机上有些部位使用的是临时替代材料，生产型使用的是规定材料。由于新材料研制时间拖延，加上其它一些工程技术原因造成了第三架原型机70-03(即第二架飞行试验原型机）生产的延误，因此，直到1984年10月6日这架原型机才进行了首飞。
图-160飞机第一阶段试验是在茹科夫斯基机场进行的，第二阶段的系统和武器试验开始后，试验场地逐渐转移到空军科学研究院（NilVVS,即现在的第929空军国家飞行测试中心）阿克图宾斯克机场进行。图-160进行导弹发射试验时，伊尔-76SKIP(“SKIP”的意思是“空中测量及控制站”）飞机负责采集监视导弹和火箭发射的遥测信号。
苏霍伊设计局（当时它的正式名称是莫斯科工程技术工厂，1966年以前被称为OKB—52测试设计局）是苏联著名的战术飞机设计局，这个设计局曾进行过一次重型轰炸机的 尝试，即T-4超音速中程战略轰炸机，该轰炸机设计速度为3马赫。苏联政府提出新型战略轰炸机研制项目后，苏霍伊设计决定在T- 4的基础上进行新机的研制。T-4的失败之处在于它的三角翼，这种翼形的优点是：飞机在跨音速时的阻力增加变得更为平缓，飞机很容易达到超音速的要求；缺点是诱导阻力大、升力线斜率小，特别在亚音速区更加明显，不利于巡航，因此，T-4无法达到航程的要求。针对这种情况，苏霍伊设计局决定在机翼上下功夫。
苏霍伊 T-4轰炸机 三视图
早在上世纪50年代初期，苏联在飞机上进行了变后掠翼问题的大量研究。变后掠翼的好处是可以兼顾航程和性能上的要求，采用大展弦比和相对厚度大的机翼，飞机容易获得较大的升力和较低的单位翼展载荷，这也有利干减小飞机的诱导阻力。因此，变后掠翼能够在一定限 度内改变机翼平面形状，从而使飞机在不同的飞行速度条件上都具有最佳的后掠角配置。变后掠翼的缺点是重量大，结构复杂，使用费高，但总的来说，变后掠翼在气动效能上的提高可以弥补它的不足。苏霍伊设计局在这方面有着成功的经验，苏霍伊设计局研制的苏-17就是变后掠翼战斗机，1966年8月2日首飞，1967年7月首次公开对外展示。苏霍伊设计局的新型轰炸机方案就 是在T-4(izdeliye 100)的基础上简单地将三角翼换成变后掠翼，改进后的飞机编号为T-4M,“M”意为改进。1968年，T-4M的研制 工作正式开始着手进行。
T-4M的性能及尺寸数据为：机长50米，翼展最大为43.4米（后掠角为15°)，最小为22.5米（后掠角为72 °)。飞机正常起飞重量 为131吨，最大起飞重量为149吨（包柄4.5吨 的Kh-45空对地导弹和18吨的常规炸弹）。T-4M采用4台克里索夫/雷宾斯克的RD36-41发动机，飞机的最大速度为3200千米/小时， 在20000——23000米高度的巡航速度为3000—3200千米/小时。高空超音速航程为7000千米，高空亚音速航程为10000千米，低空航程为3500千米。苏联空军要求的16000千米的航程只有进行过2次空中加油后才能达到。
苏霍伊 T-4m 三视图
苏霍伊设计局的T-4M方案看起来不错，但不久它的缺点就暴露出来，第一个重要问题就是由于发动机短舱布置占据了整个机腹，T-4M如果不增加机体尺寸就无法设计内部弹舱，这样机载武器就只能挂载在机体外部，而武器暴露在外意味着飞机的阻力相当大，很难达到空军要求的最大速度。第二个问题就是当时苏联无法找到符合刚度要求的活动翼段的主梁。为此，苏霍伊设计局的T-4M项目被退回进行修改，修改工作持续到1969年年底。此时，苏霍伊对这个T-4M方案已经失去信心，它决定放弃这个方案而着手另一个方案。
新项目编号为T-4MS(izdeliye200),但它实际上跟T-4没有任何相似的地方，编号中的“S”意为战略。就当时的技术水平来说，采用变后掠冀仍是解决速度和航程的唯一办法，为此，苏霍伊设计局的T-4MS还采用变后掠翼方案。为了提高机体的容积增加燃油量和电子设备，T- 4MS采用了类似飞镖的布局，整个机身就是一个大型的升力体，或称飞翼式布局，为此，其变后掠翼尺寸非常小，机翼全后掠时，整个X机就是一个三角形。飞翼的展弦比为0.5,相对厚度为6%。活动冀部分的相对厚度从翼根的11 %到翼尖 的7%。活动翼的后掠范围为30°—72°。T- 4MS模型在苏联中央流体力学院（TsAGI)的风洞测试表明，飞机的升阻比在0.8马赫下为17.5,在3.0马赫下为7.3。T-4MS的早期动力系统采用的是4台RD36-41涡轮喷气发动机，该发动机单台推力为156.9千牛，后改为4台库兹涅佐夫设计局的K-101发动机，该发动机单台推力为196.1千牛。T-4MS机组乘员采用3人制，2名飞行员，1名导航系统操作员。
T-4MS的主要尺寸数据为：机长41.2 米，最大翼展40.8米（后掠角为30°)，最小 冀展为25米（后掠角为72°)，机高8.0米。升力面面积482.3—506.5平方米。主轮距为 6.0米，前后轮距为12米。T-4MS的重量数据为：设计起飞重量170吨，这个重量包括63吨机体结构重量，97吨燃油和9吨武器重量。T-4MS的性能数据为：设计最大速度为3200千米/小时，高空巡航速度为3000—3200千米/小时，低空最大速度为1100千米/小时，低空巡航速度为850千米/小时。设计实用升限为24000米。飞机在3000千米/小时速度和 高度20000—24000米的航程为9000千米（采用K-101发动机），如果采用RD36-41发动机， 相同条件下的航程为7500千米；在11000米高 度时亚音速航程为14000千米，（采用101发动机），如果采用RD36-41发动机，相同条件下的航程为11000千米。T-4MS的起飞距离 为1100米，着陆距离为950米。
苏霍伊 T-4MS 三视图
执行典型的战略任务时，T-4MS可在内部弹舱携带2枚Kh-45空对地导弹，也可在外部（发动机短舱之间）携带2枚，该导弹每枚重达4.5吨。T-4MS还可在外部携带24枚 Kh-2000短程空对地导弹。T-4MS最大载弹量为45吨，由于最大起飞重量的限制，在这种情况下，燃油量会相应减少。米亚舍夫设计局的方案
米亚舍夫设计局在1960年因M-50“莽汉”项目的中止而撒消，但在1966年10月又恢复，恢复后的新名称为试验工程技术工厂(EMZ)。1967-1968年，米亚舍夫设计局开始着 手M-20项目，这个项目就是竞争苏联超音速战略轰炸机的，该项目共有4个不同的方案飞机，米格亚舍夫也是一开始就从典型的变后掠翼人手，4个方案飞机发动机在机身后部, 进气道在机身两侧或机身下方，这个方案跟美国F-111和米格-23的布局十分相似，只是尺寸更大些。这4个方案编号为M20-1、M20-2、M20-5、M20-6,这4个就是众所周 知的M20型号1。
米亚设计局 M20 I 方案 M20-2
M20型号II是比较激进的一组方案，方案飞机采用大后掠角下单翼布局，机头有固定式鸭翼，其后掠角略小于机翼后掠角。这组方案最大的特点是机翼翼尖在高速飞行时可以下折以提高飞行稳定性，跟美国的XB-70的类似。这组方案飞机区别是：一是有的发动机在机身后部，有的以短舱形式分开布置在机翼下方；二是垂尾有的是一个，有的是两个。这组方案飞机编号为M20-7、M20-10、M20-11、M20-12、M20-14和M20-15。
米亚 M20 II方案 M20-9
第三组方案就是M20型号III，方案飞机编号为M20-16、M20-17、M20-18、M20-19和M20-21。这组方案总体是鸭式加变后掠翼布局，飞机采用4或6台发动机，发动机布置在机身后部（短舱）或埋入机身后部。
米亚 M20 III方案 M20-21
第四组方案就是M20型号IV，方案飞机编号为M20-22、M20-23。这组方案飞机采用变后掠翼加常规布局，4台发动机以短舱方式安装在机翼下方。这组方案跟美国的AMSA和后来的图-160非常相似。
米亚 M20 IV 方案 M20-23
所有的M20方案飞机起飞重量为300—325吨，如果携带外部油箱最大起飞重量可达到345吨。
图波列夬设计局的2.3马赫轰炸机
图波列夫设计局当时正式的名称为莫斯科工程技术试验工厂，在1966年以前被称为OKB-156。1970年，图波列夫设计局加人到竞争超音速轰炸机的行列中，与苏霍伊设计局和米亚舍夫设计局同台竞技。图波列夫设计局是苏联著名的以设计大型飞机，特别是轰炸机为主的设计局，在研制轰炸机方面有着十分明显的技术优势。1967年苏联政府就开始招标战略轰炸机研制，而在轰炸机研制方面技术能力最强的图波列夫却是最后一个递交方案，晚了近3年。图波列夫设计局的方案非常有个性，它的方案很少考虑到空军的技术要求，而是按照自己对战略轰炸机使用的特点及技术能力的综合认识进行设计的，图波列夫本人强烈要求空军的技术指标能做些修改，使之更可行，特别是速度方面的要求。根据图波列夫的看法，他认为，和2.3马赫（2500千米/小时）的轰炸机相比，3.0—3.2马赫（3200—3500千米/小时）的轰炸机在结构设计和其它技术方面所冒的风险远远大于收益，因此，t他的设计方案“飞机”160(早期名称为“飞机”156)设计的最大速度为2.3马赫。
图-160 tu-160 早期方案
在1970-1972年间，图波列夫设计局开始进行系列飞机的设计工作，这些飞机的编号统称160M轰炸机（izdeliyeL),子型号编号为L-l、L-2等等，这些飞机都采用的是三角翼设计。与此同时，图波列夫还在测试图-144超音速客机，并开始着手进行第二代超音速客机图-244的研制工作。160M轰炸机和244客机同时在设计局中展开，两种飞机的外形也很像。设计者尽量使两个方案的飞机在高空超音速状态航程尽可能地大。两个方案都采用了三角翼，发动机布置与机身或机冀融合，这种设计_的是提高飞机的升阻比，在超音速状态下的升阻比为7—9，而亚音速状态下的升阻比为15。1972年8月，图波列夫设计局为图-160轰炸机和图-144D选用了雷宾斯克RD36-51发动机，该发动机没有加力燃烧室，单台最大推力为225.6—235.4千牛，重量为4.2吨。耗油率为0.897千克/千牛小时（速度为2.2马赫，高度为18000米），推重比为4.85。但是，雷宾斯克RD36-51发动机进展不太顺利，后来到1978年，该发动机才算研制成功。之前，RD36-51虽然通过了地面测试，但图波列夫等不及了，他为后来的图-160选用了其它型号发动机。与此同时，图-144项目被取消，RD36-51发动机也失去了升空的机会。
1972年，苏联空军对苏霍伊的T-4MS、米亚舍夫设计局的20和图波列夫的160M方案进行了评估，最后宣布苏霍伊设计局的T-4MS方案获胜。然而，这三家设计局的方案都没有达到空军的技术要求，这可能是件好事，如果真的按空军的要求去做的话，后果可能会更糟糕，也许到头来这个项目一个果实也结不出来。现在的问题是，获胜的方案也没有达到空军的技术要求，这个方案还不能算是最终方案。在同一年，战略轰炸机的竞争进行第二阶段，此时，苏联空军同意将轰炸机的速度降到2.3马赫，这正是图波列夫方案最大速度，因此，图波列夫设计局的160M方案得以进行第二阶段进行竞争（实际上是新一轮竞争）。米亚舍夫设计局此时也提交了M-18方案，这个方案实际上是M20型号IV的改进型号，由干空军的速度要求降低，M-18的重要部位由钛合金改为铝合金。苏霍伊设计局此时把全部的精力都投入到了战术战斗机上，它自动退出了战略轰炸机的竞争行列。
项目初具规模
第二阶段的竞争中，苏联空军看中了米亚舍夫设计局的M-18变后掠翼方案，这个方案得到了中央流体力学院和航空工业科学技术委员会的技术支持。而图波列夫设计局的160M方案虽然在速度和高度上有优势，但飞机的机翼只有一种模式，在低空方面明显不如M-18方案，因此，图波列夫的方案最终失败。苏联空军虽然在速度方面做出了I上步，但飞机的14000—16000千米的航程没有商量的余地。同时，飞机必须具有在复杂飞行模式下飞抵目标的能力，即大部分的航线必须在高空以亚音速条件下进行，在敌方2000千米的防御圈内飞机可以在髙空以2500千米/小时的速度，或者在超低空以1000千米/小时的速度进行突防。其它的要求是飞机具有优异的可部署性，也就是可以在起落条件不高，或者长度不足的机场起落，苏联国土面积大，拥有大量等级较低的机场。
能达到空军的苛刻的要求的，只有变后掠冀轰炸机，三角翼轰炸机恰恰对机场要求过髙，其起降距离长。在中等后掠角，轰炸机可以在亚音速巡航状态下达到最大航程，而最大后掠角，轰炸机可以达到最大速度，最小后掠角可以确保飞机以最大起飞重量（包括最大燃油量和载弹量）起飞。通过计算可知，变后掠翼和三角翼飞机在超音速状态下的航程基本相同，而在亚音速状态下，变后掠翼飞机的航程比三角翼飞机的高35%—45%，最后服役的图-160在亚音速时的升阻比为18.5—19,超音速时的升阻比为6.0,这说明当初选择变后掠翼是正确的。
在上世纪60年代，苏联主要飞机设计局都对变后掠翼方案进行了有益的研究并研制成功几款实用飞机，比如米高扬设计局的米格-23和苏霍伊设计局的苏-17、苏-24等，虽然苏联在变后掠翼方面有一定的经验，但在起飞重量达数百吨的飞机上采用变后掠翼，其结构的复杂程度可想而知，活动节和枢轴增加的死重十分可观，跟变后掠翼战斗机有着明显的差异。为此，苏联航空工业部部长蒂门特耶夫专门成立一个冶金技术国家项目组，召集一些专家进行合金技术研究。后来的图-160上重要的承重部件都采用了新型合金材料，这些材料采用了一些新技术进行加工，包括钛合金真空焊技术。
米亚舍夫设计局虽然赢得了竞争，但该设计局太小，此前的M-50项目被取消后，设计局的大量人才流失，以设计局现有的力量无法将图纸上的方案变成真实的飞机，为此，苏联政府指派图波列夫设计局来完成M-18方案飞机。米亚舍夫设计局到头来为别人做的嫁衣裳，其实这种事情在各国都经常发生，比如美国的诺斯罗谱公司的YF-17最后成了麦道公司的拳头产品——F/A-18。1973年，图波列夫设计局正式幵始在M-18的基础上设计图-160轰炸机，在设计过程中，图波列夫设计局不断地完善M-18设计，使之越来越像现在的图-160轰炸机。在确定了图160轰炸机的基本布局和参数后，图波列夫设计局和空军科学院、航空工业部开始为轰炸机选择相应的飞机系统和结构部件。
根据图-160的飞行技术数据，动力系统应该采用带加力燃烧室的涡轮风扇发动机，发动机涵道比应该在1—2之间。最初，为图-160飞机选择的是NK-25发动机，该发动机是图-22M3“逆火”轰炸机动力系统。NK-25发动机最大加力推力为245千牛，这个推力满足了图-160的动力要求，但是，该发动机的耗油率太高，安装该发动机的图-160无法达到规定的航程要求。尽管如此，安装NK-25发动机的图-160飞机于1974年进行了首飞。1977年，库兹涅佐夫设计局技术人员开始在NK-25发动机的基础上研制更先进的NK-32三转子涡轮风扇发动机，该发动机的推力没有变化，但耗油率降为0.72千克/千牛小时（亚音速巡航状态）和1.7千克/千牛小时（超音速状态）。NK-32发动机于1980年由图-142测试飞机平台携带（机腹下携带）升空进行了测试，1983年该发动机正式进行批生产。库兹涅佐夫设计局计划为图-160研制更先进的NK-74发动机最终没有离开图纸。
动力系统布局
图波列夫设计局曾考虑过多达14种发动机布局，有的是分两组2台发动机上下叠放式、机身下4台发动机共用一个短舱式、3台独立布置式（发动机进气道为圆形）等，最后将发动机布局确定为4台发动机，每2台共用一个短舱布置在机翼后缘下方，发动机进气道为垂直楔形可调式进气道，两组发动机之间的机身可以设计内部弹舱。
1974年1月26日和1975年12月15日，图波列夫设计局正式向苏联部长会议出具文件要求建造图-160轰炸机，根据这些文件判断，图-160为一种多任务模式的战略导弹载机，其动力系统为4台NK-32发动机。其携带2枚Kh-45空对地导弹（单枚重量为4.5吨）在亚音速状态下的航程为14000—16000千米；在多模式航线状态下（包括2000千米的超音速飞行，或者在50—200米低空的高亚音速飞行）的航程为12000—13000千米。飞机最大速度为2300—2500千米/小时，低空速度为1000千米/小时。飞机实用升限为18000—20000米，最大载弹量为40吨。
阿列克射·图波列夫（图波列夫设计局创始人安德烈·图波列夫的儿子）是早期图-160项目的负责人，在早期设计阶段的1975年，瓦伦汀·布利兹努科被任命为图-160的总设计师，他的助力手是利夫·巴兹恩科夫。在图-160的研制期间，吉奥吉·切由姆金为空气动力部门负责人，瓦亚切斯拉夫·苏里曼科夫为结构强度部门负责人，斯米扬·维克多切科为工程技术部门负责人。翼根固定翼段及机翼转动枢轴部位由达尼尔·加比耶夫负责研制，起落架由亚科夫·利夫希特斯负责研制，机体结构由艾奥西夫·尼兹瓦尔负责研制。瓦伦汀·克里莫夫是图波列夫设计局位于茹科夫斯基分部的负责人，阿纳托利·亚索科夫是原型机测试工程师，安德烈·米谢科夫是图波列夫设计局位于莫斯科试验工厂的总设计师，维塔利·科比洛夫负责管理喀山工厂一切事务。所有这些人都为图_160轰炸机的诞生创造了条件。
1975年1月，图波列夫设计局的设计组进入下一个设计阶段，即过渡设计和全尺寸模型制造阶段，这时，图-160的工厂名称为“项目”70(izdeliye70)。1977年，过渡设计和模型呈交给国家验收委员会。此时的图-160在正常携带2枚Kh-45空对地导弹（共9吨）的载荷下的起飞重量为260吨，飞机空重为103吨，燃油重量为148吨。后来的实际设计中，由于结构重量的增加，图-160的实际可操作空重为117吨，起飞重量也达到了275吨。
关于图-160这个编号，在图-160轰炸机出现前的几年里就有媒体使用这个编号了，当初图波列夫设计局的方案编号就是160，米亚舍夫设计局的M-18交给图波列夫设计局后，设计局就沿用了这个编号。在上世纪70年代后期美苏两国进行的《战略武器限制条约II》的谈判中，苏联人里奥尼迪·布列兹恩耶夫，也许是图波列夫设计组的其它成员向美国人透露了苏联正准备研制一种重型轰炸机的信息，除了图-160这个编号及可能在喀山生产外，美国及西方对其它细节一无所知。为此1978年11月的美国《空军力量杂志》在报道图-22M“逆火”轰炸机时提到了上述人员泄露的有关图-160重型轰炸机信息。
武器系统的争论
在很长一段时间里都没人对图-160的武器系统提出疑问，当时苏联其它的重型轰炸机都可以携带1枚或2枚AS-1“狗窝”重型亚音速空对地导弹，其它超音速空对地导弹如AS-2“鲑鱼”、AS-3“袋鼠”、AS-4“厨房”等仍在役。苏联计划为新一代战略轰炸机，即图-160研制新型Kh-45空对地导弹，基本型号的图-160可在内部弹舱携带2枚该型号导弹，如果需要，图-160也可在外部携带2枚Kh-45导弹，但代价是飞机的性能下降。
位于莫斯科附近杜伯纳的苏联彩虹设计局在上世纪60年代中期以前属于米高扬设计局（OKB-155)的一个导弹设计分部（OKB-2-155)，1963年这个分部从米高扬设计局独立出来组成彩虹设计局，上文提到的几款超音速导弹都是该设计局研制的。1965年7月，在亚历山大·比里兹恩雅克的领导下，彩虹设计局开始研制Kh-45空对地导弹，该导弹最初是为苏霍伊设计局的T-4轰炸机研制的。在随后的10年里，彩虹设计局共生产了十数枚Kh-45导弹用于测试。该导弹由钛合金制造，导弹长10.8米，重量为4500千克，射程为500—600千米，制导方式为中继惯性制导加末端采用主动雷达制导的复合方式，制导方式跟美国的M鱼叉”空对舰导弹的类似。主动雷达制导系统的搜索距离为150千米，锁定距离为90千米。Kh-2000导弹项目也干1965年正式开始，这个项目的成果之一就是Kh-15短程空对地导弹，该导弹也是为苏联新型轰炸机研制的。当时，还有其它的一些导弹研制项目。
1968年，也就是苏联政府正式进行战略轰炸机项目竞争不久之后，苏联国内开始着56手“冋声”（Echo)防区外低空战略空对地导弹的研究和研制工作，当时，有很多关于超音速空对地导弹的研制方案，导弹的速度当然越快越好，但是，苏联国家航空系统科学研究院(GosNIIAS)和彩虹设计局在这个时候却提出了与发展潮流背道而驰的小型亚音速Kh-55导弹方案，这种导弹采用了全新的地形跟踪制导系统。可是，航空工业委员会和空军却认为这个方案纯粹是幻想的产物，对这种新型制导方式极为不信任，为此否决了这个方案。就这样，Kh-45导弹成了图-160飞机的唯一空对地导弹。Kh-55项目并没有停止，为了迎合苏联空军想法，彩虹设计局继续研制带传统制导方式的中程Kh-55导弹，即中继采用惯性导航，末端采甩主动雷达制导的系统。
到了1976年，图-160正处在过渡设计阶段，这时图-160基本型计划携带2枚Kh-45导弹，另外还可以携带24枚Kh-15,或10—12枚Kh-15M(这两款导弹仍处在研制阶段），或者是10—15枚Kh-55导弹。这些导弹计划几经沉浮，但Kh-45导弹始终地位牢固，它是图-160的标准武器系统。
上述的导弹计划在1976-1977年间突然来了个惊天大逆转，原因是这时苏联获得情报说美国正在研制AGM-86(ALCM-B)战略巡航导弹。超音速导弹性能当然比亚音速的在诸多方面要更强，但不可忽视的一点是超音速导弹的射程无法跟亚音速的相比，苏联此前的导弹，包栝正在研制的Kh-45导弹动辄数吨，长度也接近或超过10米，但是航程却都没超过600千米。而美国的AGM-86A巡航导弹重量只有860千克，但航程却达到了1200千米；AGM-86B重量为1270千克，航程达到2500—3000千米。体积小，意味着战略轰炸机一次的携带量可以大幅度增加，打击能力甚至是Kh-45的10倍之多。为此，苏联将Kh-45导弹从图-160的武器系统名单中去除，转而要求彩虹设计局着手Kh-55战略打击型号的研制。苏联空军这时重新规定图-160的标准武器系统，那就是：内部弹舱的两个MKU6—5U旋转发射架携带12枚（每6个一组）Kh-55导弹，不携带Kh-55导弹时也可以携带12—24枚Kh-15导弹。苏联空军还考虑为图-160研制其它型号的导弹，或者携带制导或非制导炸弹，但是，这一切都没能变为现实。
据官方正式的资料，图-160轰炸机只有Kh-55SM、Kh-15和Kh-15P这三种武器系统，其它官方或公开的资料都没有提到其它武器系统，也许还有其它的武器系统，但不为外界所知。图-160巨大的内部弹舱和超强的挂载能力，只携带上述三种导弹（后两种服役还存在着诸多疑问）显然是太浪费了。当初为图-160设计的导弹是Kh-45,这种导弹长约10.8米，重4.5吨，为此，图-160的弹舱长度达到了11.28米，而Kh-55导弹的长度只有6.04米，巨大的空间被浪费。1976—1977年Kh-45导弹被取消后，图-160还处在过渡设计阶段，因此，有充足的时间重新设计弹舱。但是，图-160的弹舱并没有重新设计，仍保持原样，这么做的目的是考虑到以后可能为图-160装备其它尺寸较大型号的导弹，比如“米提瑞特”-A(Meteorit)导弹系统，该导弹系统是马斯诺斯特拉耶尼亚科学生产联合体（原切诺梅伊设计局）研制的，该系统导弹为3M25，海军型号为“米提瑞特”-M(M意为海基），陆射型号“米提瑞特”-N(N意为陆基）空射型号为“米提瑞特”-A(A意为空基）。“米提瑞特”导弹系统是1976年苏联政府要求研制的一款巡航导弹，不幸的是该导弹系统最终被取消。
设计人员早期给图-160轰炸机设计的自卫系统包括尾部炮塔的6管30毫米GSh-6-30机炮，但是后来这个炮塔被“贝克尔”自卫系统所取代。“贝克尔”自卫系统的80%设备布置在机尾部，因此有人称之为“胡萝卜”。机尾的最后部为“罂粟花”红外线导弹干扰探测系统，雷达告警装置和电子对抗系统也布置在这个位置。图-160的干扰装置为三联装50毫米APP-50红外线/金属箔片干扰发射器，共24发，该干扰发射器也是苏-27系统飞机的标准干扰设备。早期的“贝克尔”自卫系统的故障率非常高，主要原因是机体颤振造成的。自卫系统经常出现虚警信号，比如该系统经常把F-16战斗机的雷达信号误当成地面对空警戒雷达的信号。在图-160的生产过程中，机尾部重新设计整流罩，加上缩短垂直尾翼的高度后，颤振问题才有所减轻。
设计人员还为图-160设计了其它的自卫系统，但这些系统并没有全部采纳，比如，原计划为图-160装备R-77空对空导弹用于自卫，但这个计划未被采纳。
原型机开始测试
1977年，图-160项目获得国家通过后，图波列夫设计局位干莫斯科的试验工厂开始建造3架原型机用干测试，这个试验工厂并不负责制造整机，图-160的其它部位在几家图波列夫设计的生产工厂进行生产，尔后进行组装，比如位于喀山的工厂生产机身，位干新西伯利亚的工厂生产活动翼和尾翼部分，位于高尔基的工厂生产起落架等等。第一架图-160原型机（序列号70-01)主要用于基本的飞行试验，它的电子设备还没有完全安装，只安装了飞行必须的设备；第二架原型机（序列号70-02)主要用于静力试验；第三架原型机(序列号70-03)算是实用型号，以后的系列飞机都照此生产。第一架原型机于1981年1月在茹科夫斯基组装完毕，经过数月的系统和设备测试后，当年11月14日，图.160飞机进行了地面高速滑行试验。
1981年11月25日，第一架原型机准备进行第二次滑行试验，此时这架飞机停在2架图-144超音速客机旁边，有人拍摄了此时的合影照，这是图-160飞机第一次向外界展示的照片。西方获知这种新型轰炸机后将其暂时命名为“拉明”-P，拉明是拉明斯科依简称，这是西方对茹科夫斯基测试机场的一个通俗称呼。后来北约又为其起绰号为“海盗旗”。就这样，苏联这种重型战略轰炸机开始为世界所熟知。
图-160第一架原型机70-01干1981年12月18日进行了首飞，首席试飞员为布理斯·威里梅，副驾驶是希尔杰·阿加普夫，领航员为米凯尔·科兹尔和阿纳托利·依里明科。首飞这天正是当时苏共中央总书记，部长会议主席勃涅日列夫75岁生日前一天，外界普遍认为这是在取悦当时的国家领导人，但设计师今天却说首飞日期和勃涅日列夫生日的日期只能算是一种巧合，并不是刻意这么做的。也许这种说法是有一定的道理，因为，苏联的传统是在当年的12月首飞是为了给当年的工作总结留下一个好结果，但有机会向国家领导人表示一下衷心还是有必要的，特别是像图波列夫这样的设计局跟高层搞好关系是非常有必要的，要不然米亚舍夫的M-18方案也不会这么轻易落在图波列夫设计局手中。事实上，第一架图-160原型机的首飞日期做了几天的调整（不知道是提前了，还是推后了），为的是配合官方的纪念活动。第一架原型机首飞持续了27分钟，飞机爬升到了2000米高度，根据布理斯·威里梅的回忆，飞机飞行了150—220公里，外界对这个航程数据十分怀疑，可能是布理斯·威里梅记错了。
首飞三个月后的1982年2月，布理斯·威里梅驾驶原型机首次进行了超音速飞行，随后的飞行试验中他又飞出了图-160的最大速度，即2200千米/小时。在试飞中也发现了图-160的一些重大技术问题，比如在一次飞行降落时，飞机的前起落架无法伸出，经过简单的修理，加上布理斯·威里梅娴熟的驾驶技术，最后飞机安全降落。最有趣的飞行试验是去除座舱顶蓬的试验，这个试验的目的是测试飞机座舱被破坏后对飞行员的影响，这次危险的试验飞行员是尼尔·萨塔罗夫。
完成试验任务的第一架原型机70-01后来被部分拆解放置在茹科夫斯基机场，从外形上看，这架原型机跟后来批量生产的型号没多大区别，较为明显的区别是原型机机头有一个长长的空速管。原型机和生产型最大的区别在内部，不仅一些设备完全不同，某些部位的结构也重新进行了设计，原型机上有些部位使用的是临时替代材料，生产型使用的是规定材料。由于新材料研制时间拖延，加上其它一些工程技术原因造成了第三架原型机70-03(即第二架飞行试验原型机）生产的延误，因此，直到1984年10月6日这架原型机才进行了首飞。
图-160飞机第一阶段试验是在茹科夫斯基机场进行的，第二阶段的系统和武器试验开始后，试验场地逐渐转移到空军科学研究院（NilVVS,即现在的第929空军国家飞行测试中心）阿克图宾斯克机场进行。图-160进行导弹发射试验时，伊尔-76SKIP(“SKIP”的意思是“空中测量及控制站”）飞机负责采集监视导弹和火箭发射的遥测信号。
