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En tant que concepteur, son premier travail fut le développement d'une pointe arrière en bois du fuselage du Tu-2. Cette solution technique fut reprise pour la production série en raison du manque de matière première pendant la Seconde Guerre mondiale.
Après son retour à Moscou en 1943 et ses études à l'institut d'aéronautique de Moscou en 1949, il a définitivement intégré le bureau d'études. Pendant cette période, il a principalement travaillé au développement du bombardier à long rayon d'action Tu-16.
Après avoir été chef d'une équipe de concepteurs dans les années 1960, il a pris le poste de concepteur en chef à la mort de son père en 1973.
Il fut entre autres responsable de la conception du premier avion de transport commercial supersonique soviétique, le Tu-144[1]. Il a aussi participé au développement de la navette spatiale soviétique Bourane.