В августе 1964-го первую машину № 5340101 (СССР — 46191) передали налетные испытания. Размеры самолета были таковы, что из сборочного цеха его выкатывали без отъемных частей крыла (пристыкованных уже на «свежем воздухе»), а чтобы не повредить вертикальное оперение, пришлось под носовую опору шасси подставить тележку, опустив тем самым хвостовую часть.
Непростую задачу, связанную с выбором ведущего летчика-испытателя, пришлось решить руководству ОКБ, поскольку опыта в пилотировании подобных по размерам самолетов в Советском Союзе не было. Ближайшим же «аналогом» для летчиков был Ту-95М, с него и началась подготовка к первому вылету. В соответствии с приказом ГКАТ из четырех кандидатов ведущим летчиком-испытателем назначили Ю. В. Курлина. В 1964 году провели рулежки и пробежки до скорости 160 км/ч, а на второй машине начали статические испытания.
Осенью того же года в фильтрах топливной системы обнаружили много посторонних предметов, как следствие несовершенной технологии сборки и недостаточного контроля (двойного контроля: ОТК и военная приемка). Мусора было столько, что не помогла многократная промывка фильтров. Пришлось вскрывать кессоны крыла для их очистки. Тогда же титан в выхлопной системе заменили нержавеющей сталью, доработали шасси по результатам копровых испытаний и в декабре вновь передали машину на летно-испытательную и доводочную базу.
К полетам Ан-22 готовились придирчиво, даже испытали в аэродинамической трубе Т-101 ЦАГИ модель самолета, выполненную в масштабе 1:4, с размахом крыла 16 метров и вращающимися воздушными винтами. Эту модель долгое время можно было созерцать в препараторской Т-101.
Наземная отработка Ан-22 № 01–01 затянулась, и первый полет самолета назначили на 20 февраля, однако из-за болезни командира экипажа он задержался на неделю. Лишь 27 февраля 1965 года «Антей», пилотируемый экипажем Ю. Курлина (второй пилот В. И. Терский, штурман П.В. Кошкин, бортинженер В.М. Воротников, бортрадист Н. Ф. Дробышев, бортэлектрик М. П. Раченко и ведущий инженер по летным испытаниям В. Н. Шаталов), поборол земное притяжение. Взлетев с заводского аэродрома Святошино, «Антей» через час и шесть минут совершил посадку на аэродроме ВВС в г. Узине, где продолжились его заводские испытания.
К тому времени в США самым тяжелым считался самолет С-141А «Старлифтер», предназначавшийся для стратегических операций. Его грузоподъемность еле дотягивала до 40 тонн, значительно уступала «Антею» и дальность полета. Но это не означало, что армии США не нужны были более грузоподъемные машины. Просто «кишка» оказалась тонка. И это на фоне самой передовой в мире американской технологии!
Ан-22 стал первым советским транспортным самолетом с герметичной грузовой кабиной, размеры которой не могли не поражать не только обывателя, но и специалистов. После демонстрации «Антея» на 26-м международном салоне в Париже специалисты НАТО присвоили ему имя «Сое», что в переводе с английского означает «Петух».
Заявленная во время салона грузоподъемность 80 тонн поразила воображение журналистов. Антонову задали вопрос: «Сколько пассажиров мог бы перевозить Ан-22?» Олег Константинович ответил — 720 и поручил срочно проработать компоновку пассажирского варианта самолета. Схема двухпалубного салона «Антея» обошла весь мир, но на деле оказалась не более чем шуткой. Такой самолет в те годы не был нужен ни армии, ни гражданской авиации. Лишь сегодня понадобился подобный гигант — А380, созданный компанией «Эрбас», но уже в другом облике. Основное назначение Ан-22 осталось прежним — выполнение десантно-транспортных операций.
Коммерческая нагрузка 80 тонн — дело вполне реальное. Для этого требовалось лишь увеличить взлетную мощность двигателей до 18 000 э.л.с., установить дополнительные разгонные двигатели и ввести управление пограничным слоем воздуха на крыле. Последние два мероприятия позволили бы при взлетном весе 260 тонн сохранить прежние взлетно-посадочные характеристики. Рассматривался также вариант увеличения коммерческой нагрузки до 120 тонн при взлетном весе 290 тонн. Прогнозы конструкторов были весьма оптимистичны, тем более что это позволяло на базе Ан-22 создать самолет противолодочной обороны дальнего действия.
После авиасалона, летом 1965 года, прототип Ан-22 находился в Гостомеле, где впервые второй двигатель НК-12МВ заменили НК-12МА с винтами большего диаметра, а осенью, когда наступило ненастье, испытания продолжили в Ташкенте. Тогда же на заводе № 84 в Ташкенте завершалась сборка третьего (второго летного) экземпляра «Антея» СССР — 56391.
27 октября 1966 года на этом самолете экипаж заводского летчика-испытателя И. Давыдова поднял на высоту 6600 метров груз массой 88103 кг, установив в одном полете сразу 12 мировых рекордов. Трудно дался этот полет экипажу. Запас топлива рассчитывался лишь на набор высоты и посадку. Однако на обратном пути, уже на подходе к аэродрому их подстерегла неожиданность. Из-за нехватки топлива встали сразу три двигателя, а в момент выравнивания остановился и четвертый. В 1960 году ОКБ испытало самолет Ан-10 с последовательным выключением двигателей. К тому полету готовились долго, и он прошел успешно, да и вес самолета был почти в четыре раза меньше. В рекордном полете отключение двигателей произошло неожиданно, тем не менее экипаж с честью вышел из сложнейшей ситуации.
В июне 1967 года самолет вновь продемонстрировали на авиационно-космическом салоне в Париже, на этот раз туда прилетел самолет № 01–03 под обозначением СССР — 56391, доставив почти всю советскую экспозицию, включая макет космического корабля «Восток». В следующем месяце три «Антея» продемонстрировали на авиационном празднике в Домодедове, из которых был высажен посадочный десант — самоходные зенитно-реактивные комплексы, а на статической стоянке демонстрировали пятый экземпляр самолета (№ 01–05), и каждый желающий мог ознакомиться с его внутренним содержанием.
В октябре того же года экипаж летчика И. Давыдова вновь удивил мир. Груз весом 100,4446 тонны подняли на высоту 7848 метров. Рекордные полеты принесли славу стране и создателям самолета, но нисколько не повлияли на улучшение эксплуатационных качеств. Максимальный разрешенный вес транспортируемого груза так и остался на уровне 60 тонн. По грузоподъемности Ан-22 относится к числу тяжелых транспортных самолетов и по весу находится между американскими С-141 и созданным значительно позже С-5А «Гэлэкси». Своему же появлению «Гэлэкси» обязан «Антею», стимулировавшему дальнейшее развитие грузовых самолетов.
Вслед за этим в октябре 1976 года в филиале НИИ ВВС начался этап государственных испытаний. Надо отметить, что подготовка к ним шла ускоренными темпами не только в Киеве и Ташкенте. В то время на подмосковном аэродроме Чкаловская, на долю которого пришелся основной объем испытаний, реконструировали основную взлетно-посадочную полосу для приема столь тяжелых самолетов, и в течение двух лет Ан-22 летали с короткой второй полосы.
