Godine 1951. u Zavodu za projektiranje Ilyushin projektiran je i izgrađen iskusni bombarder Il-46 koji je zadržao shemu Il-28, ali s dvostruko većom težinom uzlijetanja i osjetno povećanim dimenzijama. Elektrana Il-46 sastojala se od dva motora AL-5.
Ilyushin se ponovno osigurao ponovnim klađenjem na ravno krilo. Maksimalna brzina Il-46 s relativno niskim omjerom potiska i težine iznosila je 928 km / h. Stvarajući bombarder blizu predviđene svrhe, Projektni biro Tupolev odabrao je napredniju shemu sa zamahnutim krilom i dva snažna motora AM-3. Zrakoplov Tu-16 u to je vrijeme posjedovao veće brzine, zastrašujuće obrambeno naoružanje (sedam topova 23 mm) i dobro opterećenje bombom (do 9000 kg). Ne čudi što je upravo on usvojen kao bombarder dugog dometa sposoban udariti u kontinentalna kazališta.
Započinjući razvoj novog mlaznog bombardera na liniji u skladu s dekretom Vijeća ministara SSSR-a od 1. prosinca 1952., S. V. Ilyushin je izvukao zaključke iz neuspješnog sudjelovanja na natjecanju Il-46. Odluka pred S. V. Ilyushin je postavio zadatak povećati brzinu na M = 1, 15 na nadmorskoj visini od 4750 m, praktični domet od 2400-2750 km, te povećati udarnu snagu. Na temelju glavnih parametara i brojnih računskih i eksperimentalnih studija razvijene su dvije sheme rasporeda. Prema prvom, radilo se o srednjem krilu s dva motora AL-7, smještenim u gondolama u korijenskim dijelovima krila, kao na Tu-16, i sa zamahnutim krilom. Glavni kotači konvencionalnog triciklističkog stajnog trapa uvučeni su prema naprijed u smjeru leta u prostor između lopatica krilne kutije.
Međutim, pri projektovanoj brzini leta, postojala je velika otpornost na smetnje na postoljima motora, što je smanjilo aerodinamičku kvalitetu i osnovne karakteristike. Drugi raspored zrakoplova usvojen je u jesen 1953. Zrakoplov je imao dva A. M. Kolijevka AL-7 i izrađena je prema shemi visokoplana s uobičajenim niskim vodoravnim repom. Kut zamaha krila bio je rekordnih 55 °, što se dosad nije koristilo na zrakoplovima ovog tipa. (Zanimljiv detalj. Na Il-28 postojalo je krilo istog oblika i regrutirano iz istih profila kao i krilo MiG-9. Na Il-54 je krilo sa zamahom razrađeno na MiG-u 19. Korišteno je 19.) U skladu s rezultatima puhanja u aerotunelima, motori na ovoj verziji, zrakoplov je ugrađen u gondole, koje su, kao i na prvorođenom mlaznjaku S. V. Ilyushin Il-22, bili su obješeni na stupove ispod krila. Ovakav položaj motora smanjio je njihov otpor pri velikim transoničnim brzinama leta.
Osim toga (zahvaljujući visokom krilnom rasporedu zrakoplova), usisnici zraka motora bili su smješteni visoko iznad piste, a pri radu na tlu motori nisu usisavali strane predmete s njegove površine. Pojavile su se poteškoće u pronalaženju rješenja rasporeda za uvlačenje glavnog stajnog trapa. "Nisu htjeli ući u čisto tanko krilo kolica s kotačima velikog promjera." Morao sam potražiti neobično rješenje za OKB - koristiti shemu šasije bicikla. Imajte na umu da je u to vrijeme šasija bicikla bila "moderan hobi" mnogih dizajnera zrakoplova (sjetite se barem strojeva M-4, B-52, Yak-25 i drugih). Ukupna masa uređaja za polijetanje i slijetanje bila je manja nego u slučaju tri tradicionalna podupirača. Međutim, u odnosu na bombardera, shema bicikla stvorila je određene poteškoće pri polijetanju teškog stroja: stražnji stup morao je biti postavljen iza ležišta za bombu, daleko izvan središta mase natovarenog zrakoplova, što je zahtijevalo da se pilot primijeni veliki napori na upravljačkom kotaču. Ozbiljniji nedostatak u biciklističkoj shemi kasnije je otkriven u radu velikih zrakoplova; bilo je povezano s poteškoćama u održavanju smjera polijetanja i trčanju na jakom bočnom vjetru. Potreban raspon leta Il-54, uzimajući u obzir veliku specifičnu potrošnju goriva i veliki potisak motora (7700 kgf u načinu polijetanja), mogao se postići samo značajnim povećanjem zaliha kerozina, a posljedično i veću težinu pri polijetanju, dok je tanko krilo velikog zamaha imalo nisku kvalitetu u načinima polijetanja i slijetanja. Sve je to dovelo do povećanja brzine uzlijetanja, brzine slijetanja i potrebne duljine pista. Kako bi se olakšalo odvajanje prednjeg oslonca od tla, u dizajn stražnjeg nosača uključen je poseban mehanizam koji ga je skratio tijekom polijetanja. Zrakoplov je "čučao", napadni kut krila povećao se gotovo dva puta, a to je omogućilo značajno smanjenje duljine polijetanja zrakoplova. Bočnu stabilnost IL-54 pri kretanju po tlu osiguravali su pomoćni bočni oslonci na krajevima krila, koji su se uvlačili u pojednostavljene gondole.
U donjem dijelu trupa nalazili su se izrezi za radarsku antenu, prostor za bombu, odjeljke stajnog trapa. Posada zrakoplova sastoji se od tri osobe: pilota, navigatora i krmenog topnika-radija, smještenog u dvije (prednje i stražnje) kabine pod pritiskom. Pilot i navigator ušli su u zrakoplov kroz mala vrata sa desne strane trupa, a topnik kroz donji otvor njihovog kokpita. Između kokpita navigatora i pilota postojao je prolaz koji im je omogućio međusobnu komunikaciju u letu. Radna mjesta svih članova posade imala su jaku oklopnu zaštitu. U slučaju nužde u letu, posada je mogla napustiti zrakoplov pomoću sjedala za izbacivanje, dok je pilot izbačen prema gore, a navigator i topnik prema dolje. U slučaju hitnog slijetanja na vodu, svi članovi posade mogli su napustiti zrakoplov kroz gornja vrata svojih kabina i koristiti automatski izbačeni spasilački čamac LAS-5M.
Obrambeno naoružanje uključivalo je tri topa AM-23 od 23 mm koji imaju visoku stopu paljbe i snagu druge salve. Nepokretni top smješten s lijeve strane trupa štitio je prednju polutku. U krmenoj kupoli na daljinsko upravljanje nalazila su se dva pomična pištolja. Maksimalno opterećenje bombe aviona Il-54 je 5000 kg. Naoružanje i oprema zrakoplova osigurali su njegovu učinkovitu uporabu u prvim borbenim uvjetima protiv neprijateljske borbene opreme, ljudstva i vozila, omogućili ga korištenjem za uništavanje uporišta i inženjerijskih građevina smještenih na bojnom polju i u taktičkoj dubini obrane neprijatelja pri djelovanju kao dio formacija i pojedinačnih zrakoplova sa svih visina u suprotnosti s lovačkim zrakoplovima i kopnenom protuzračnom obranom neprijatelja, u svim meteorološkim uvjetima danju i noću.
Zbog nedostupnosti motora, koji su bolno dovezeni u A. M. Kolijevka, izgradnja zrakoplova je kasnila. Tvornička letačka ispitivanja Il-54 izvela je posada na čelu s V. K. Kokkinaki. Prema njegovim riječima, zrakoplov je pokazao dobru stabilnost i upravljivost u letu. No, uzlijetanje i slijetanje donekle su bili komplicirani upotrebom šasije tipa bicikla. Prvi let novog frontalnog bombardera dogodio se 3. travnja 1955. Nadalje, započeo je uobičajeni slijed uklanjanja malih i velikih nedostataka stroja i njegovih sustava. Imajte na umu da je motor AL-7 u to vrijeme bio jako tražen: u proračunu za to, različiti zavodi za projektiranje zrakoplova projektirali su desetak zrakoplova. Najveći prioritet imao je P. O. Sukhoi, čiji je projektni biro dobio na raspolaganje gotovo sve primjerke AL-7 pogodne za let.
U proljeće 1956. godine Il-54 se srušio pri slijetanju s bočnim vjetrom. Čak je i tako iskusni pilot pilot kao V. K. Kokkinaki, nije uspio zadržati automobil na traci. Do tada je izgradnja drugog prototipa Il-54 dovršena s dva modificirana motora AL-7F, čiji je uzletni potisak u prisilnom načinu rada povećan na gotovo 10 tf. S. V. Ilyushin je to odlučio pokazati vodstvu Ministarstva obrane prije nego što je poslao vozilo na testiranje. U lipnju 1956. dva frontalna bombardera, stari Il-28 i novi Il-54, postavljeni su jedan do drugog na betonsko mjesto u blizini vrata montažne radionice pilot pogona. Slika se pokazala impresivnom: novi automobil odlikovali su se znatno bržim oblicima, ali bio je mnogo veći od starog i veličinom i težinom.
Ministar obrane maršal Sovjetskog Saveza G. K. Žukov. Slušao je izvještaj i pažljivo pregledao novi zrakoplov. No, reakcija uopće nije bila onakva kakvu su očekivali organizatori "showa". Žukov je, pokazujući na prateću vojsku, prvo na Il-28, a zatim i na Il-54, izrazio svoj stav samo s dvije fraze: "Ovo je bombaš s prve linije! Je li ovo bombarder s prve linije?" I, ne slušajući nikakva objašnjenja, ministar je sjeo u automobil i odvezao se s uzletišta. Nakon ovog incidenta, Il-54 je napravio još nekoliko letova. Međutim, negativno mišljenje ministra zapravo mu je stalo na kraj. S. V. Iljušin je bolno prihvatio ovaj drugi udarac vodstva Ministarstva obrane (nekoliko mjeseci ranije isti G. K. Zhukov donio je odluku o uklanjanju jurišnog zrakoplova i napuštanju jurišnog aviona Il-40 koji su stvorili Iljušinci). Dovršeno je stvaranje zrakoplova Il-54, koje je izvedeno pod vodstvom S. V. Iljušinov dugogodišnji rad tima OKB-a na bombarderima s ljudskom posadom.
Tehnički podaci IL-54:
Posada - 3 osobe.
Maksimalna težina pri polijetanju je 38.000 kg.
Dimenzije: duljina x visina x raspon krila - 21, 80 x 6, 40 x 17, 80 m.
Elektrana: broj motora x snaga - 2 AL -7 x 5000 kgf.
Maksimalna brzina leta: na nadmorskoj visini od 5000 m - 1250 km / h.
Brzina uspona: do visine od 5000 m - 4 min.
Servisni strop - 14.000 m.
Domet leta - 2.400 km.
Naoružanje: 3 topa NR-23.
Maksimalno opterećenje bombe - 5000 kg
