Особую обеспокоенность Антонова вызывало отсутствие у коллектива опыта создания подобного самолета. Он обратился за помощью к А.Н. Туполеву и С.В. Ильюшину. «Встал вопрос, главным образом, технологический – как сделать крыло большого размаха, – рассказывал Олег Константинович. – Решили обратиться к Андрею Николаевичу Туполеву и попросить его дать нам образцы типичных конструктивных элементов, уже проверенных на практике. Он дал довольно много чертежей разных самолетов. На этих чертежах учились. Конечно, прямо заимствовать ничего нельзя было, потому что другой самолет, другие нагрузки и иная схема. Но это нам все-таки помогло». Помог Антонову и Бартини. «Мы были с ним в хороших отношениях, – вспоминал Антонов, – и я написал, нельзя ли получить у Вас чертежи пола? Нужно было сделать очень прочный грузовой пол длиной 25 метров и шириной около 3 метров, выдерживающий не только гусеничную, но и колесную технику, которая особенно неприятна в смысле давления на пол. Они этот пол не сделали, а мы осуществили на Ан-8, немного видоизменив его. Идея конструкции пола была очень интересная. Она заключалась в том, что сквозь шпангоуты пропускались продольные балки ферменной конструкции. В результате пол получился очень прочным, легким, и никаких претензий к нему не было». Благодаря сотрудничеству с различными ОКБ, антоновскому коллективу удалось избежать многих ошибок при проектировании и существенно сократить сроки создания нового самолета. В июле 1954 г. эскизный проект «изделия П» был закончен, и начался выпуск конструкторской документации.
Специфика разрабатываемого самолета поставила перед ОКБ ряд сложных проблем, требовавших проведения большого объема теоретических и экспериментальных исследований. Особую сложность вызвало конструктивное решение хвостовой части фюзеляжа с большим грузолюком (длина – 7,4 м и ширина – 2,95 м). Незамкнутый контур фюзеляжа плохо воспринимал нагрузки от хвостового оперения. В отделе прочности под руководством Е.А. Шахатуни была разработана методика прочностного расчета такого силового отсека, затем построена его модель в масштабе 1:10. Проведенные прочностные испытания этой модели позволили выбрать оптимальный по весу вариант конструкции.
Для изучения взаимного влияния самолета и десантируемых с него грузов под руководством А.П. Эскина и В.Н. Гельприна были проведены летные исследования на масштабных моделях фюзеляжа «изделия П». Две модели в масштабе 1:5 с находящимися в них динамически подобными макетами грузов подвешивали под нижним крылом самолета Ан-2Ф, который пилотировал один из первых летчиков- испытателей ОКБ В.А. Калинин. Макеты в масштабе 1:10 устанавливались между крыльями обычного Ан-2. В полете на различных скоростях и углах атаки проводили сброс макетов грузов и фотографирование их падения. Эти эксперименты и выполненные под руководством А.Ю. Маноцкова теоретические расчеты позволили разработать требования к десантно-транспортному оборудованию и парашютным системам.
«Для нас все было новое, – вспоминал В.Н. Гельприн, – и перемещение груза по полу кабины самолета, и его отделение с последующим введением в действие парашютной системы и т.д. Пришлось изучать и проводить исследования своими силами, отрабатывать на стендах. Американский опыт парашютного сброса техники и грузов не мог полностью удовлетворить наши требования. Они рассматривали этот вид десантирования не как боевую задачу, а как вспомогательную для спасательных операций или отдельных случаев. Поэтому приспосабливали для каждого типа груза индивидуальное парашютно-десантное средство (тара, платформа и т.п.). Мы же по требованию военных пошли по другому направлению – путем создания универсального десантно-транспортного оборудования».
Осенью 1954 г. была завершена постройка полноразмерного деревянного макета. Причем, этот макет представлял самолет в двух вариантах: как с ТВ-2, так и с реактивным АЛ-7 конструкции A.M. Люльки. 26 октября 1954 г. под председательством генерал-ма- йора В.И. Лебедева прошла макетная комиссия по «изделию П». Ее заключение было положительным: «Предъявленный гл. конструктором Антоновым O.K. макет транспортно-десантного самолета с 2-мя турбовинтовыми двигателями ТВ-2Т (заводской шифр самолета «П») одобрить». 17 ноября Главком ВВС П.Ф. Жигарев утвердил протокол комиссии.
Однако в письме к Председателю Совмина СССР Г.М. Маленкову от 30 ноября 1954 г. Антонов с тревогой отмечал: «… Несмотря на то, что работы по проектированию самолета ведутся с опережением графика, утвержденного министром, а макет построен в срок и принят макетной комиссией, производство самолета, возложенное на киевский завод 473, должным образом не развернуто… Ход работы по турбовинтовому двигателю для самолета вызывает серьезную тревогу. Гл. конструктор ОКБ-478 А.Г. Ивченко не получил до сих пор необходимого количества исходных двигателей ТВ-2 для их переделки и доводки». Лишь в следующем году ОКБ Ивченко смогло доработать ТВ-2 с воздушными винтами АВ-58 под «изделие П». Двигатель получил обозначение ТВ-2Т и развивал мощность 6500 э.л.с. Перед установкой на строившийся новый самолет он прошел испытания на летающей лаборатории Ту-4ЛЛ.
