二战结束后不久，苏联迅速开始了新一代喷气式战术轰炸机的研制，以取代二战期间使用的伊尔-2等老式螺旋桨轰炸机。为了满足新的作战需求，当时出现了三个主要的竞争方案：伊尔-28（双引擎）、图-37（三引擎）和苏-10（四引擎）。从这些项目的名称可以看出豪资随配，每个方案背后都有不同的设计团队，而其中苏霍伊的设计团队被赋予了一个重要的任务——开发一款全新的战术轰炸机。1946年2月，委员会明确要求苏霍伊设计一款4引擎战术轰炸机，这便是苏-10项目的开端。
当时，苏联设计师们面临着许多技术难题，最大的挑战之一就是缺乏足够强力的喷气发动机。委员会决定让苏霍伊使用德国的Jumo 004发动机，这款发动机是世界上最早实用化的轴流式涡轮喷气发动机。虽然苏联军方缴获了大量该发动机的实物并在国内开始仿制，但这款发动机的推力不足以支持重型轰炸机的需求。为此，委员会要求安装四台Jumo 004发动机，试图通过增加发动机数量来弥补推力不足的缺陷。
展开剩余73%苏-10的研制工作进展相当迅速，原计划制造两架原型机，但最终只完成了一架。虽然原定的完工时间为1947年，但实际完成时间推迟到了1948年2月，晚了一年之久。苏-10采用全金属结构，机身呈雪茄形设计，副翼、方向舵等部件通过液压系统进行操控。机翼为平直高单翼设计，尾翼则呈十字形。飞机的空重约为13500千克，最大起飞重量可达21200千克，机长19.55米，翼展达到20.6米，展现出典型的重型轰炸机气质。
这款轰炸机的发动机布局非常独特，每个机翼上下各有一台Jumo 004发动机，发动机的安装方式呈现阶梯式分布，且下方的发动机位置相对靠前。此外，起飞时，飞机还配备了助推火箭来缩短起飞滑跑距离，而在降落时，飞机则通过减速伞来帮助减速。由于发动机排出的气流可能对机翼造成损害，设计师特意在这些部位增设了耐热波纹板。由于喷气发动机的油耗较大，苏-10在设计时特意留出了大量空间来容纳油箱。其机翼油箱和机身内油箱的总容量达到了9900升。飞行员需要时刻关注油箱的消耗情况，以避免某些油箱消耗过多而引起飞机重心剧烈变化。
根据计划，苏-10的最大飞行速度可达到850公里每小时，最大航程为1500公里，最大升限为12000米，这些参数几乎完全符合委员会的要求。委员会曾要求轰炸机在挂载1吨炸弹的情况下，最大航程需达到1000公里，而苏-10的性能则远超这一要求。
为了增强作战能力，苏-10的有效载荷能力也远超预期。它采用了机腹内置弹仓设计，能够容纳高达4吨的常规航弹，包括重量超过3000公斤的FAB 3000大威力航弹。弹仓内部的框架与飞机的翼梁相连，这样可以增强结构的强度，并且配有电动或机械绞车来辅助挂载弹药。此外，作为一款战略轰炸机，苏-10的自卫火力也得到了强化，设计上配备了5门B-20E 20毫米航炮，其中一门安装在机鼻，面向前方射击；两门则位于机背的电动旋转炮塔中，最后两门位于机尾的电动炮塔内，能够有效覆盖飞机后方的空域。
机组成员包括4人，机鼻位置由领航员兼投弹手/前炮手负责，机背炮塔则由无线电员远程控制。此外，飞行员和无线电员坐在一个较高位置的驾驶舱中，后者除了负责无线电通讯，还需要远程操作机背炮塔。尾部的尾炮手独自坐在尾炮塔内，这个炮塔具有灵活的旋转功能，可左右旋转30度，俯仰角度则在-30°到45°之间。为了确保成员的安全，前部三名机组成员都配备了防弹座椅，而尾炮手则得到了防弹玻璃的保护。尾炮手的座椅可以根据需要调节高度，并且在紧急情况下，座椅还配有爆炸螺栓，能将座椅与整个炮塔部分分离，保障逃生安全。
然而，尽管苏-10的设计进展顺利，并且已完成了大量地面测试，但原计划安装的Jumo 004发动机未能及时完成。最终，唯一的原型机安装了推力较小的TR-1发动机，只进行了简单的地面测试。由于伊尔-28轰炸机在性能上具有更强的潜力，苏联军方最终决定终止苏-10项目。委员会认为继续投入资源到苏-10项目已不具意义，而伊尔-28的前景更为广阔，因而决定集中力量发展后者。
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