Подписанным в июне 1993 г. межправительственным соглашением предусматривалось использование переоборудованного Ту-144Д как летающей лаборатории для изучения вопросов аэроупругости и аэроакустики, создания базы данных по теплосостоянию силовой установки при больших скоростях, отработки вопросов управляемости и устойчивости, оценки влияния поверхности земли на режимах взлета-посадки. Выбор в пользу самолета Ту-144 (а не "Конкорда") сделали благодаря большей максимальной скорости полета, наличию убираемого переднего горизонтального оперения и, возможно, меньшей стоимости аренды.
Финансирование программы осуществлялось корпорацией "Боинг" при содействии "МакДоннелл Дуглас" (которая недавно объединилась с "Боингом"), "Дженерал электрик", "Пратт энд Уитни" и "Рокуэлл", а также NASA. Хотя стоимость программы увеличилась с 9 до 14 млн. долларов, программа Ту-144ЛЛ – лишь небольшая часть из 440 млн. контракта Национального аэрокосмического агентства США с McDonnell Douglas и Boeing по высокоскоростным исследованиям (High Speed Research, HSR).
17 марта 1996 г. в Жуковском на летно-испытательной базе АНТК Туполева состоялась торжественная выкатка летающей лаборатории Ту-144ЛЛ. Во время митинга организованного в честь данного события выступили Анатолий Братухин – заместитель председателя Госкомоборонпрома, Томас Пикеринг – посол США в России, Валентин Климов - генеральный директор АНТК им. Туполева, Александр Пухов – главный конструктор, Лесли Лэкман – вице-президент Рокуэлл - Норт Америкен, Луи Дж. Вильямс – директор отдела НАСА и другие почетные гости.
Перед летными испытаниями были проведены наземные испытания на спец. стендах, которые позволили получить большое количество информации о работе двигателей, которые необходимы для разработки силовой установки будущего.
К осени 1997 года выполнили серию из восьми полетов в значительном диапазоне высот и скоростей (h>17 тыс. м, М>2). Затем последовали еще десять полетов. Всего намечалось осуществить 32 вылета. Летающую лабораторию пилотировали летчики-испытатели ЛИИ им. Громова и АНТК им. Туполева. На Ту-144ЛЛ в сентябре 1998 года выполнили в ЛИИ три оценочных полета два летчика-исследователя НАСА.
Американская компания "Боинг" и АНТК имени Туполева в июне 1999 года успешно завершили программу совместных исследований на Ту-144ЛЛ для создания перспективного пассажирского сверхзвукового самолета.
Летно-технические характеристики:
Модификация – Ту-144ЛЛ;
Размах крыла – 28,8 м;
Длина – 65,7 м;
Высота – 12,85 м;
Площадь крыла – 507 м2;
Масса пустого самолета – 85000 кг;
Максимальная взлетная масса – 20000 кг;
Тип двигателя – 4 ДТРДФ НК-32-1;
Тяга одного двигателя нефорсированная – 25500 кгс;
Максимальная скорость – 2500 кгс;
Практическая дальность – 4000 км;
Практический потолок – 18897 м
Экипаж – 3 человека.