Если первый проект К-7 предусматривал деревянную конструкцию, то позже Калинин сделал ставку на сварной каркас из хромоникелевых стальных труб. Легированная сталь тогда была в стране дефицитом, ее приходилось импортировать, в основном, из Швеции. На огромную машину пришлось бы затратить на закупки около 100 000 рублей золотом. В нашей стране производство только осваивалось, и качество отечественной продукции было ниже. Интересно, что огромное крыло Калинин намеревался почти целиком обтягивать полотном, как у маленьких самолетов.
Расчеты довольно быстро показали, что вес гиганта окажется слишком велик для первоначально запланированных четырех двигателей. В варианте проекта К-7, датированным 1931 г., моторов стало сначала шесть, а потом семь. Их расположение выглядело весьма оригинально. Четыре двигателя по-прежнему стояли на передней кромке крыла, но к ним добавились два в передних частях обеих колесных тележек и один в носу перед рубкой экипажа. Колесные тележки были так высоки, что даже при большом диаметре (3,2 м) пропеллеры не касались земли.
Вначале Калинин ориентировался на моторы М-17, позже сделал ставку на более мощные М-34. Это, как казалось, позволяло избавиться от седьмого двигателя, тем более что хотелось освободить нос рубки экипажа – это было важно в первую очередь для военного варианта самолета, поскольку улучшало обзор и упрощало прицеливание при бомбометании. Именно в таком виде выполнили полноразмерный деревянный макет самолета, у которого хорошо видна кабина штурмана с обширным остеклением. В план опытного самолетостроения К-7 в сентябре 1931 г. внесли с шестью моторами М-34Р или ФЭД. В очередном варианте проекта все они стояли в ряд на передней кромке крыла: три слева и три справа. Но потом к седьмому двигателю все-таки пришлось вернуться, только теперь он находился на задней кромке крыла между хвостовыми балками, а его винт был толкающим.
Проект постепенно становился все более детальным и тщательно проработанным. В исходном проекте закладывались электромеханические усилители (бустеры) в системе управления. Но на том уровне развития отечественной промышленности получить их оказалось нереально. Пришлось перейти к серворулям (фактически триммерам), смонтированным на длинных балках за элеронами, рулями высоты и направления. Их предварительно опробовали на доработанном пассажирском самолете К-5, использованном в качестве летающей лаборатории.
Крыло сначала спроектировали с пятью лонжеронами и даже сделали на пробу отсек, но потом перешли на три лонжерона. Фермы крепления колесных тележек то хотели полностью закрыть обтекателями, то оставить открытыми, то закрыть частично. Вертикальное оперение увеличили по плошади и сделали трапециевидным с округлой верхней частью. Одновременно отказались от соединения килей вверху балкой и боковых подкосов. Хвостовые балки немного удлинили, разместив огневые точки для военного варианта. В итоге размах крыладолжен был составлять 58 м, длина самолета – 28 м при высоте 10,8 м. Интересно, как Калинин представлял себе техническое обслуживание машины?
В пассажирском исполнении К-7 должен был доставлять 128 пассажиров. Кресла для них расставлялись рядами по центроплану. Имелась и другая, более комфортабельная, компоновка: 16 четырехместных кают, разделенных коридором; половина из них находилась в консолях. Итого – 64 пассажира, но со спальными местами. В каютах предусматривалось электрическое освещение, а также окна, но не на потолке, а в полу. В обоих случаях предусматривались кают- компания, буфет и кухня. В передней кромке крыла шел высокий коридор, гуляя по которому, люди могли любоваться проплывающей внизу местностью через большие окна. Экипаж пассажирской машины состоял из восьми человек: два пилота, штурман, радист, главный механик сидели в рубке, два моториста – в крыле, восьмой член экипажа обслуживал кухню. Дальность полета оценивалась в 1000 – 5000 км.
Военным К-7 представлялся как тяжелый дневной и ночной бомбардировщик и транспортный самолет. Максимальная бомбовая нагрузка по расчетам составляла 16 600 кг, при нормальной – 9300 кг. С 6000 кг бомб К-7 при подвеске дополнительных бензобаков должен был иметь дальность 2400 км. Позже эти цифры уточнили: при максимальном перегрузочном взлетном весе 43 т максимальный бомбовый груз оценивался в 14 000 кг. Бомбоотсеки располагались в крыле. Балки бомбодержателей, рассчитанных на подвеску бомб калибром до 250 кг, включались в силовую схему крыла, что являлось в то время весьма передовым решением. П о заданию предусматривалась и наружная подвеска бомб калибром до 1000 кг.
Оборонительное вооружение военного вариантасостояло из четырех 20-мм пушек «Эрликон» и восьми пулеметов ДА, обеспечивавших сферический обстрел. Две пушки монтировались на турелях в оконечностях хвостовых балок и две – в гондоле под рубкой экипажа. Пулеметы должны были стоять перед козырьком рубки (спаренная установка с ДА-2), в корневой части хвостовых балок и по два (спереди и сзади) в тележках шасси. При этом с любого направления противника встречал огонь как минимум трех стрелковых точек. К установкам на концах хвостовых балок стрелки должны были добираться на электрифицированных тележках, движущихся с помощью тросов по рельсам. На них при необходимости собирались также подвозить боеприпасы.
Экипаж бомбардировщика должен был состоять из 19 человек. Воздушным кораблем, так же как морским, должен был командовать освобожденный от других функций командир. Кроме него, в список входили два штурмана, два пилота, радист, инженер, два техника, девять стрелков и даже боцман (он же запасной стрелок и фельдшер).
Транспортный вариант ориентировался, прежде всего, на нужды воздушно-десантных операций. К-7 мог поднять в воздух 112 парашютистов с полным снаряжением или эквивалентный груз. Груз мог размещаться внутри центроплана или на наружной подвеске междутележками шасси. В последнем случае машина могла перевозить тяжелую и громоздкую военную технику: пушки, автомобили, броневики и легкие танки весом до 8400 кг. Альтернативно там же крепилась подвесная десантная кабина по типу применявшейся на ТБ-З.
Технический проект К-7 завершили в начале 1932 г. Он получил высокую оценку комиссии, в которую входили представители НИИ ВВС, ЦАГИ и НИИ ГВФ. Комиссия под руководством профессора Н.А. Жемчужина записала в своем отзыве: «Самолет К-7 по своей конструкции, вне зависимости от летных данных, от него ожидаемых, представляет крупный шаг вперед в самолетостроении…». Было принято решение о постройке опытного образца самолета на специально организованном Харьковском авиационном заводе опытного самолетостроения (ХАЗОСС).
С учетом представленного проекта 28 февраля утвердили новые летно-технические требования. Первоначальные требования пришлось серьезно урезать. Теперь максимальная скорость была описана как «не менее 190 км/ч», потолок ограничивался 5000 м (на набор этой высоты давался час), а дальность – 2000 км. Бомбовая нагрузка опять упала – до 12 300 кг.
Некоторые аспекты проекта комиссия подвергла критике. Например, сочли, что у пилотов плохой обзор вниз-вперед, а сидят они в плоскости вращения винтов, что должно было привести к сильному шуму в кабине. Члены комиссии, посидевшие в макете машины на месте штурмана-бомбардира, заявили, что оно тесное и неудобное. Предложили заменить кормовые пушки парами пулеметов, предусмотреть плановый фотоаппарат, броню для летчиков. Командира же хотели разместить в выдвигающейся вверх вращающейся бронированной башне («рубке») с пулеметом ДА,
Большую часть этих предложений харьковчане проигнорировали, но вот пушки и пулеметы на хвостовых балках поменяли местами. Пушечные турели предусмотрели в корневых частях балок, а спарки пулеметов – за оперением.
Когда комиссия находилась в Харькове (это было в сентябре 1932 г.), уже готовились стапели для сборки машины, и строился сборочный цех, по своим размерам и конфигурации соответствующий К-7. Опытный образец должен был быть выпущен без вооружения, но и без оборудования пассажирского варианта. Начало его постройки несколько раз откладывали, но в ноябре 1932 г. наконец-то сварили первый узел каркаса самолета. Выпуск хромомолибденовых труб в июне того же года освоили в Днепропетровске. Поначалу шло много брака, и встал вопрос о замене советских труб импортными. На исправление положения ушло шесть месяцев. Но ассортимент отечественных труб был уже, чем предусмотренный в проекте самолета. Самые большие диаметры, нужные для лонжеронов крыла, отсутствовали. Пришлось заменить их парами труб меньшего размера. Колеса для гиганта делали на заказ на заводе «Проводник», но в срок не успели и для первого опытного образца К-7 купили английскую резину «Пальмер» диаметром 2 м. Сами колеса с тормозами приобрели в Америке у фирмы «Гудьир».
Если ТБ-4 в плане 1933 г. числился в разряде первоочередных работ, то К-7 расценивался как «экспериментальный» и считался как бы запасным. В одном из писем Я.И. Алкснис признавал, что поддерживает создание К-7 как альтернативу ТБ-4, поскольку побаивается установления монополии ЦАГИ на строительство тяжелых бомбардировщиков. Конкуренция должна была подстегнуть активность обоих конструкторских бюро.
