M4戰略轟炸機研製背景
1947年，冷戰爆發，美國叫囂著用300枚核子彈毀滅蘇聯，西方強有力的戰略航空兵成為蘇聯領導人的心頭痛，當時蘇聯的核彈投送工具只有蘇版“超級空中堡壘”圖一4轟炸機(北約代號“公牛”，B一29仿製品)一種，但噴氣時代的來臨使其還未來得及大規模列裝就顯得過時了。美國B一47、英國3V襲炸機等噴氣式後掠翼轟炸機的研製成功，再加上噴氣戰鬥機在朝鮮戰爭中的優異表現無疑強烈刺激著蘇聯領導人的神經。當時以圖波列夫為代表的主流航空學者對噴氣式轟炸機仍抱懷疑態度，認為噴氣式飛機的航程難以達到要求，渦輪螺鏇槳才是既能滿足速度又能達到航程的最佳動力，按照這一理論，圖波列夫相繼在圖-4的基礎上研製了圖-80、圖一85等不成功的型號。
但並非所有的蘇聯人都相信螺鏇槳是航空動力的永恆，年輕的飛機設計師米亞西舍夫是噴氣式遠程轟炸機的堅定支持者，1948年，米亞西舍夫將發展噴氣式轟炸機的研究報告遞交中央航空流體研究所科學和技術委員會(TSAGI)，並獲得了委員會大多數學術權威的認可。
1951年2月，米亞西舍夫提交了第一份戰略轟炸機方案，計畫研製一種蘇聯前所未有的大型飛桃翼展達50米，機長44米，機翼面積300平方米，常規布局後掠。式上單翼，機翼前緣有折角，內翼後掠角45度，外翼後掠角40度，動力採用4台軸流式渦噴 發動機，正常起飛重量11O噸,最大起飛重量140噸，最大載彈量20噸，能攜帶500-9000公斤各種炸彈。
米亞西舍夫先後致信赫魯宵夫和航空工業部長，建議製造戰略轟炸機。赫魯雪夫表示認可，並將設計方案上報史達林和蘇聯部長會議副主席馬李舍夫(VMalyshev)。最終，在克里姆林宮的一次會議上，蘇聯高層正式決定發展戰略航空兵，史達林說”讓我們相信亞西舍夫同志，讓他發展這種飛機吧!”
方案確定
1951年3月24日，蘇聯部長會議通過949-469號決議，批准在莫斯科西郊組建GSOKB-23(GSOKB為全蘇聯國家實驗設計局，強調了“國家級重要性”，以下簡寫為OKB-23)’並由米亞西舍夫擔任局長，主要負責轟炸機的研製和生產。OKB-23的第一個工程代號為“產品M”的轟炸機計畫在1952年12月進行原型機試飛。11951年6月23日，新轟炸桃的概要戰術指標得到了蘇聯空軍總司令認可，確定了8人機組、5噸載彈時航程12000公里、最大載彈量24噸、投彈高度11000米，投彈速度O.75馬赫等戰術參數。
為了達到上述指標，“產品M”還採用了一些新設計，比如像英國3V轟炸機一樣在機根處埋設發動機，並為每台發動機都設有獨立且突出機翼前緣的進氣口，以最大限度地降低來流壓力損失，以及避開機身等部位對來流的干擾，發動機噴口也向外和向下各偏轉4度，避免了噴氣燒灼後機身或影響平尾效率。由於蘇聯發動機推力較小，機翼必須有很高的升阻比，所以“產品M”的機翼面積比美國B-52小150平方米左右，而起飛重量與B-52類似，所以翼載比B一52大得多，升限受到一定影響。
設計組最終決定採用相對重量較輕，且最穩當的腳踏車式起落架(腳踏車式起落架占整架飛機結構重量的3%至3.5%，而常規起落架為4%至6.5%)。但其最重要的作用是：兩翼端的輔助輪能夠在地面上支持機翼重量，降低機翼的結構重量。另外，“產品M”的前起落架較長，後起落架較短，可以獲得較大起飛迎角，飛機達到離地速度後不須拉桿就能自動起飛。
1951年8月，“產品M”轟炸機正式確定採用4台米庫林AM一3A渦噴發動機(巡航推力6200公斤)，蘇聯空軍司令在9月19日批准該方案。此時，“產品M”的各種理論參數也基本計算完畢，其速度、武器和設備需求滿足949-469決議的要求，但航程欠缺，起飛滑跑距離也大大超標。
至1951年底設計工作基本完成，原型機在1952年初開始製造。在“產品M”的設計過程中，OKB-23也逐漸發展成為包括空氣動力/穩定性/控制部、靜強度/動強度/氣動彈性變形部、設計部、信息部和空氣動力實驗室的獨立研究實體。
曲折的原型機試飛
在1951年6月，米亞西舍夫及其同事就開始著手製造2架原型機和1架靜態試驗機。1952年4月1日，全套製造圖紙下發車間，5月13日正式開始製造第一架原型機，工廠代號為“產品25”，OKB-23內部檔案稱其為VM-25，航空企業內部的通用代號是“25號工程”，但使用最廣泛的還是空軍的正式編號‘M一4。 經過半年多的趕工，作為最優先項目的M-4原型機在1952年12月完成。安裝設備和地面調試後被運輸到莫斯科東南的茹科夫斯基飛行研究所準備試飛。
1953年1月20日，僅僅在OKB-23成立1年10個月後，M一4轟炸機O1號原型機在奧帕德奇(FOpadchiy)為首的機組操縱下完成了10分鐘的首飛，全蘇聯都為之歡呼。在後來幾次的試飛中，01號機表現出一點偏航現象，但很快查明是方向舵過度補償的問題，在第8次試飛降落接地時，O1號機主起落架的4個輪子因為剎車和防滑裝置調整不當而全部爆胎，這些問題很快就得到了解決。Ol號機證明了它能夠攜帶5000公斤炸彈飛行10700公里，這差不多達到了戰術要求的指標。
隨著試飛的深入，更嚴重的問題出現了。在第13次試飛時，坐在機尾炮塔處的乘員報告內側和外側升降舵(每側水平尾翼有里外兩片升降舵)偏轉角度不一致。但因飛機安全降落，地勤人員僅對升降舵進行了簡單檢查。第14次升空後，01號機爬升到3000米高度，隨著一陣金屬崩斷聲，飛機開始出現抖動。隨後機尾報告一片升降舵飛掉，水平安定面和鄰近的舵面也受到損傷。奧帕德奇機長沉著駕駛飛機減速下降，並發現儘管少了一片升降舵，飛機俯仰依然能得到較好控制。O1號機最後得以安全降落。
經調查這次事故是方向舵蒙皮太薄造成的，根本原因是設計時力圖減輕重量，而忽略了結構強度。所以1953年5-9月，原型機停飛接受改進。實際上，儘管0l號原型機組裝完畢後就已經比原構想的重了25噸，其最大起飛重量達180噸，但很多保證安全的設備都被取消了。幾年後1架生產型M-4發生機毀人亡的事故就是因為省略了一個油管固定夾，導致1根油管彎曲爆裂造成的。
1953年5月，01號原型機開始進行國家驗收試驗，試驗表明許多設計必須修改以提高可靠性。1954年3月30日，經過改進的01原型機飛到空軍所屬的“紅旗”國家研究所再次接受驗收試驗，但由於噴塗空軍標誌、演練勞動節紅場閱兵等原因，試驗一直拖到5月4日才開始。紅場閱兵式上露面後，北約組織也按照慣例給M-4起綽號為野牛(Bison)。
驗收試驗由OKB-23、飛行研究所和“紅旗”研究所共同進行。試驗持續到1954年8月5日，得到了最大載彈量時航程不到6500公里、5噸載彈量時9800公里等數據，而9800公里這個結果還是採用關閉2台發動機下降高度進場這種極端方法得到的，實際上5噸載彈量時的有效航程僅9500公里。試驗還指出了M-4在0.81-0.82馬赫速度時開始橫向不穩定，大攻角時縱向不穩定，關閉液壓助力後操縱吃力，雨天風擋積水嚴重、機載電台通訊距離不足等問題。 儘管以M一4的性能，不進行空中加油根本無法對任何一個美國城市進行空襲並返回基地，但為了在軍備競賽中多一個籌碼，蘇聯高層還是批准其投入生產。這也的確取得了良好的效果一美國不知道M-4的性能，花費了大量軍事和諜報資源試圖監視M一4部隊動向。另外圖-95轟炸機Ol號原型機在1953年5月17日墜毀也是M一4投入生產的重要原因。
1953年12月，M一4的02號原型機也製造完成，並於1954年4月15日首飛成功。該機為預生產型，機翼後緣加大，機翼面積增加5.75平方米，襟翼面積增加6.9平方米，以解決滑跑距離過長的問題，修改了前起落架，使起飛滑行迎角從7.5度增加到10.3度，機載設備也更為完善，包括RSB-70M高頻電台、RSIU一3M超高頻電台、SPU—10內部通話系統、ARK一5自動定向儀、機頭下方的RBP一4全景導航和地圖測繪雷達、垂直尾翼根部的PRS-1炮瞄雷達、SRO-1敵我識別系統、MRP一48信標接收機、RV-2和RV—17地高儀、AP一5自動駕駛儀，PS-53遙控炮塔瞄準鏡、OPB-11S光學投彈瞄準鏡和SPV一25自衛系統(3個炮塔上的6門AM-23機炮)等。
完成試飛任務後，2架原型機仍留在OKB-23作為試驗機，0l號機先後作為VD-7渦噴發動機和油箱惰性氣體增壓系統的試驗平台，02號機則作為更先進的M-50超音速轟炸機的設備試驗機。1957年，米亞西舍夫等6人獲得了蘇聯最高榮譽——列寧勳章。
野牛基本型結構剖析
機身野牛機身為半硬殼結構，最大直徑3.5米，主要材料是鋁合金，少量使用鋼和鎂合金。機身分為4部分。最前部是乘員增壓艙導航員兼投彈手、正副駕駛員、飛行工程師兼炮手、通信員兼炮手、導航員兼雷達操作員和機背炮手以及主要的航電和火控設備都位於該區域。中段為非增壓結構，長達23.7米，包括炸彈艙、前後起落架艙，翼盒從前起落架艙和炸
彈艙之間穿過，炸彈艙門一般向下打開90度，地面維護和裝彈時可以打開到180度。後機身部分全長13.2米，包括6個油箱、攻擊效果照相機、減速傘和電子對抗設備等。最後是尾炮增壓艙，尾炮手孤獨地位於這個遠離集體的位置，此外還有尾炮彈藥、測距雷達等設備。乘員位置和重要設備按照防禦20毫米彈藥的標準設定了裝甲，各視窗也都採用有機防彈玻璃，其中尾炮手的視窗玻璃厚達145毫米。
機翼野牛機翼為懸臂式上單翼，承力蒙皮結構，1/4弦長處後掠角35度下反1.5度，主要材料為鋁和鎂合金。機翼分為5部分：穿過機身的中段、左右內翼段和左右外翼段，每側有2個翼刀，翼尖輔助輪艙同時具有防振顫功能。機翼後緣設定了2段後退式襟翼， 發動機噴口下的W形襟翼則是簡單的鉸接式，各襟翼均為電動制動，最大下偏角為30度。
尾翼垂直尾翼在1/4弦長處後掠角35度，水平尾翼在1/4弦長處後掠角33.5度並上反10度。
起落架起落架採用電動收放，並有單獨的緊急電動收放裝置。前起落架和主起落架都為4輪小車式，機輪規格1700×550毫米，前起落架可以左右轉動各27度但沒有剎車，主起落架有氣壓剎車。兩翼輔助起落架為雙輪結構，機輪規格660×160毫米，也沒有剎車。
野牛家族
基本型——野牛A1954年M一4投入批量生產，大大領先於同等級的B一52和圖-95。北約給M一4基本型起綽號為野牛A，某些媒體還稱其為大錘(Molot)。
量產型M一4與原型機的差別在於取消了尾炮塔下突出的彈殼收集器，內部設備也更完善。1955年開始，M-4開始安裝RD一3M、RD一3M一500A或vD一5發動機。到1957年，M一4機隊全部換裝了新發動機。RD一3M不僅耗油率更低，而且具有更大的推力(起飛推力9500公斤，海平面最大持續推力10500公斤)，使M一4轟炸機在載彈5噸時的航程增加到10500公里。加油機——M-4-2
前面已經提到M一4的航程不足，空中加油成為擴展其航程的必要手段。M一4沒有採用已經在圖一4和圖一16上使用的翼尖加油方式，而是採用了新開發的套錐一探頭方式。加油系統安裝於彈艙內，軟管長度約50米，採用液壓裝置收放，加油速率約為2000公升／分。受油系統安裝於轟炸機駕駛艙風擋正前方稍左位置，輸油管從前增壓艙左側壁延伸到機身油箱。
M一4的空中加油試驗於1955年開始，1956年4月轉到“紅旗”研究所，9月開始國家驗收實驗。1956年7月26日，配備空中加油管的M一4首次在莫斯科航展出現。M一4經過空中加油的航程擴展到了14500公里。50年代末，部分M-4被改裝為專職加油機，編號M一4—2。
3M野牛B
要提高野牛的航程，最有效的辦法就是採用油耗更低的發動機，從1954年開始，OKB一23就開始了M一4換髮的預研工作，主要是針對杜比寧vD一7渦噴機修改了機身中段和翼根結構。加大了翼展和翼面積，機翼後緣折角取消，翼刀向內側平移，上反的水平尾翼改為水平，機頭前伸90厘米，領航員窗121和雷達互換位置。結構重量比M一4降低了6500公斤，起落架作了改動，使起飛迎角由17.5度增加到18.5度。另外，飛行工程師／炮手被合併為電子對抗員，雷達操作員被取消，使乘員數減為7人，並升級了航電設備，增加了SPS-2主動干擾機和5個干擾箔條布撒器等。
由於改動過大，新飛機得到了正式軍用編號——3M，OKB-23的內部代號則為M一6，西方將這種“實心鼻子”的新飛機稱為野牛B。1955年11月，3M原型機開始在1架M一4上進行改裝。但由於VD一7渦噴發動機還未定型，原型機只好暫時以AM一3A發動機代替，於1956年3月27日首飛成功。隨後又製造了2架，右側兩台發動機換為VD-7，左側則採用RD一3M，直到第三架3M才完全配備了VD一7。1957年，米亞西舍夫因為3M轟炸機研製成功而被授予“社會主義勞動模範”和“蘇聯英雄”稱號。
由於VD一7仍不成熟，3M轟炸機的國家驗收試驗在1958年1月才得以展開。試驗證明在載彈5噸時航程達到了9400公里，若在翼下掛帶副油箱，無空中加油的航程便可達到12050公里。因為空軍急切要求裝備新轟炸機，所以3M立即投入批量生產。但接連2架3M新機的事故差點斷送了其前途，調查表明3M的起落架設計已經使其具有了足夠的起飛迎角，但飛行員仍習慣性地向後拉操縱桿，導致飛機抬頭過猛，發生失速而墜毀，從而排除了飛機設計的原因。
終極版——3MD野牛
OKB一23在3M轟炸機的基礎上發展了防區外飛彈攻擊機，軍用代號3MD，內部代號M；-6K。設計方案於1958年5月完成，主要任務是以遠程巡航飛彈攻擊敵水面艦艇。
3MD的飛彈武器主要是KSR一5／AS一6和K一10S巡航飛彈，配套設備包括紅寶石一1雷達系統、K一4—2制導系統(控制KSR飛彈，作用距離160公里)或K-14制導系統(控制K-loS飛彈，作用距離250—300公里)，如果補充琥珀無線電指令制導系統，作用距離將達到800-1000公里。
3MD轟炸機的機鼻被修改為尖銳狹長的形狀，通信員座位由頂部觀察窗位置移動到了左舷的觀察窗，油箱加裝應急滅火系統，進行了航電系統升級等。每架3MD轟炸機可帶2枚飛彈，最遠作戰半徑達7000公里，飛彈射程250公里。一般的3M轟炸機均可以改裝為3MD，但與圖一16或圖一95改裝型不同的是，3MD保留了炸彈攜載能力，多用途性和作戰靈活度更具優勢。
1959年11月25 13，3MD首架原型機試飛成功。1960年，第二架原型機也加入試飛行列。其生產型僅僅製造了9架，所以3MD系列只有11架，其中2架損失於1961年的事故。1967年7月的莫斯科航展上，3MD首次公開露面，西方綽號野牛C，但蘇軍內部一般因特殊的外形而戲稱其為“ 花花公子”。
