Первая опытная машина Ту-142 №4200 строилась на Куйбышевском авиационном заводе, где предполагалось развернуть серийную постройку самолета. К лету 1968 года первый Ту-142 был готов. Внешне он был очень похож на Ту-95РЦ, серийное производство которого все еще продолжалось на заводе. Большая преемственность конструкции планера должна была облегчить переход серийного завода на новый самолет. Как и Ту-95РЦ, Ту-142 имел обзорный радиолокатор в обтекателе в центральной части фюзеляжа для обнаружения подводных лодок в надводном положении и под перископом, за ним находились грузоотсеки с противолодочным ударным вооружением и буями. В носовой части транслятор из системы «Успех» заменили на поисковую инфракрасную противолодочную систему «Гагара» под обтекателем несколько меньшего размера. На концах стабилизатора были установлены новые обтекатели антенной системы «Лира», аэродинамически более приемлемые, чем обтекатели системы «Арфа» на Ту-95РЦ.
Ту-142 №4200 совершил первый полет 18 июня 1968 года. Самолет пилотировал экипаж во главе с летчиком-испытателем И.К. Ведерниковым. 3 сентября 1968 года с аэродрома серийного завода в воздух поднялась вторая машина №4201, на которой уже была внедрена новая удлиненная на 1,7 метра кабина, но без полного комплекта штатного специального оборудования. 31 октября 1968 года взлетает третья машина №4202 с удлиненной кабиной и со всем необходимым оборудованием, которое было предусмотрено специальным Совместным Решением МАП и ВВС в 1967 году. На этих трех первых машинах проводились заводские летные испытания, а затем и государственные. В основном испытания охватывали отработку и проверку комплекса средств поиска и уничтожения подводных лодок, выяснялась их эффективность и достаточность.
В мае 1970 года первые Ту-142 (кодовое обозначение НАТО - Bear-F) поступили в эксплуатацию в части авиации ВМФ и начали свою повседневную работу по отслеживанию передвижений западных подлодок на просторах мирового океана. После прохождения всего цикла испытаний и доработок по замечаниям заказчика, 14 декабря 1972 года Постановлением Совета Министров СССР комплекс Ту-142 принимается на вооружение авиации ВМФ. Пока шли испытания и доводки, в Куйбышеве продолжался выпуск серийных машин. Серийные Ту-142 выпускались с удлиненной кабиной и полным комплектом оборудования, продолжались работы по совершенствованию бортового целевого оборудования.
Начальный опыт эксплуатации, отказ заказчика от требований работы комплекса с грунтовых аэродромов, а также желание улучшить летные характеристики самолета за счет снижения массы пустого самолета, привели к серьезной дальнейшей модернизации исходного самолета. На Ту-142 №4211 в кабине были установлены койки для отдыха экипажа в длительных полетах. На Ту-142 №4231 была демонтирована малоэффективная система «Гагара» и часть оборудования РЭП. На этой же машине вернулись к основным шасси с четырехколесными тележками и к нормальным гондолам под них. Все это привело к снижению массы пустого самолета приблизительно на 4 тонны. Летные характеристики по скорости и дальности Ту-142 №4231 (кодовое обозначение НАТО - Bear-F Mod 2) оказались лучше, чем у серийных машин, но в серии пока продолжали строить прежние Ту-142 без столь радикальных конструктивных доработок.
В начале 70-х годов МАП принимает решение передать серийное производство самолетов Ту-142 на Таганрогский машиностроительный завод им. Георгия Димитpова (ныне ОАО «ТАВИА» - Таганрогская авиация). Вскоре началась передача технической документации из Куйбышева в Таганрог и подготовка там серийного производства. Всего в Куйбышеве было выпущено 18 самолетов Ту-142 включая, первые три доводочные машины. В настоящее время все самолеты Ту-142 производства Куйбышевского завода выведены из эксплуатации, списаны и утилизированы.
Последняя машина №4242, выпущенная в Куйбышеве, стала эталоном для серии в Таганроге. Она имела удлиненную на 2 метра по сравнению с первым Ту-142 №4200, перекомпонованную и расширенную кабину. Оборудование и шасси выполнялись по самолету №4231. Для отличия от предыдущих машин самолет, серийное производство которого началось в Таганроге в 1975 году, получает в ОКБ шифр «ВПМ», но в эксплуатации он сохранил прежнее обозначение - Ту-142 (кодовое обозначение НАТО - Bear-F Mod 1).
Модификации
Ту-142М. Еще в 1969 году, когда шли заводские испытания первых Ту-142, ОКБ-156 подготовило проект нового самолета Ту-142М с ППС «Коршун», в которую помимо обзорного радиолокатора должны были входить тепловизионная аппаратура «Пингвин», буксируемый магнитометр «Висла-2», инфракрасный пеленгатор, газоанализатор и модернизированная пилотажнонавигационная система ПНС-142М, обеспечивающая режим автоматического полета при поиске подводных лодок. За базовый был выбран вариант самолета с удлиненной на 2 метра кабиной и со старым двенадцатиколесным шасси. В тот период новую аппаратуру комплекса довести до необходимой степени готовности не удалось и поэтому в серийном производстве продолжали выпускать Ту-142 с «Беркутом».
К 1974 году работы по новому комплексу продвинулись вперед, и он под обозначением «Коршун-К», но с несколько другим составом входящих подсистем был предложен к установке на Ту-142. Первый построенный на Таганрогском заводе самолет №4243 (первый полет 4 ноября 1975 года, экипаж во главе с летчиком-испытателем И.К. Ведерниковым) уже был оборудован новым комплексом. В 1975 году выпускаются машины №4244 и №4264. На этих первых трех самолетах новый комплекс был отрабатывался и испытывался до 1980 года, и в ноябре 1980 года новый комплекс был принят на вооружение.
Внешне Ту-142 с ППС «Коршун-К» (кодовое обозначение НАТО - Bear-F Mod 3) отличался от предыдущих Ту-142 («ВПМ») наличием на вершине киля магнитометра «Ладога». На самолете также устанавливались модернизированный НПК-142М, обеспечивавший автоматическое пилотирование в режиме полетов галсами, новая аппаратура связи, улучшенная система РЭП, новые типы РГБ. Ту-142 с комплексом «Коршун-К» получил обозначение в промышленности Ту-142МК (изделие «ВПМК»), но в частях авиации ВМФ самолет эксплуатировался под обозначением Ту-142М. В ноябpе 1990 года на Ту-142М было установлено 10 миpовых pекоpдов.
В 1986 году восемь самолетов Ту-142М под обозначением Ту-142МЭ (Ту-142МК-Э) были поставлены в Индию, где эксплуатируются до настоящего времени. От исходного самолета эти машины отличались только некоторыми изменениями в составе оборудования.
Ту-142МП. Разработчики продолжали pаботы по внедpению на самолетах Ту-142 более совеpшенных комплексов. В опытном экземпляpе подготавливался Ту-142МП для испытания новой системы противолодочного вооружения «Атлантида», но сеpия «МК» на тот момент вполне удовлетвоpяла заказчиков и дальше дело не пошло.
Ту-142МР «Орел». Начиная с 1977 года часть серийных самолетов Ту-142М по проекту ОКБ-49 А.К. Константинова и силами Таганрогского АНТК им. Г.М. Бериева (ТАНТК) переоборудуется и поставляется в авиацию ВМФ в варианте самолета-ретранслятора для обеспечения дальней связи с подводными лодками, находящимися в подводном положении. Первый полет самолета Ту-142МР (кодовое обозначение НАТО - Bear-J) состоялся в Таганроге в июле 1977 года.