Le TSR.2 devait voler à Mach 2,05 à une altitude de 10100 m et à vitesse supersonique à très basse altitude. Il devait avoir une grande distance franchissable et de bonnes performances au décollage et à l’atterrissage. Ces performances demandaient des moteurs puissants, une grande quantité de carburant, et une aile de petite surface.

La caractéristique la plus remarquable du TSR.2 était sa grande longueur. De l'avant vers l’arrière, le fuselage contenait un petit radar, l'habitacle, une soute électronique, un grand réservoir de carburant, les entrée d’air et un réservoir de carburant, la soute à bombes et les moteurs avec deux réservoirs de carburant supplémentaires.

Le fuselage était rempli de carburant, et même les moteurs étaient entourés par des réservoirs de carburant. Le fuselage contenait 80% du carburant, le reste était dans des réservoirs intégraux d'aile. La capacité interne de carburant était de 25 425 litres. La petite aile delta avait des saumons d'aile inclinés vers le bas, caractéristique que l'on retrouve sur quelques appareils américains de l'époque comme les North American XB-70 et F-108 Rapier. L'aile était presque entièrement un réservoir de carburant intégral. Deux pylônes pouvaient être adaptés sous chaque aile, pour porter des missiles, des bombes, ou des réservoirs de carburant supplémentaires.

Les volets pouvaient être abaissés à 50 degrés pour l'atterrissage, la configuration de décollage était de 35 degrés. Le TSR.2 utilisait le braquage différentiel des empennages horizontaux pour le contrôle en roulis. La dérive et les empennages horizontaux étaient monoblocs. Quatre aérofreins étaient montés à l’arrière du fuselage juste devant l’empennage.

Les entrées d’air moteur étaient de type semi-circulaire, avec des cônes mobiles. Il y avait des entrées auxiliaires derrière les bords des entrées principales. Les moteurs Bristol Siddeley Olympus 22R Mk.320, conçus pour la croisière à Mach 2+, étaient des moteurs à écoulement axial avec dispositifs de post-combustion et injection d'eau.

Le développement du moteur Olympus 22R fut assez difficile. Par exemple, en décembre 1962, un moteur installé sur le banc d'essai Vulcan explose lors d’un essai au sol. L’explosion était due à des vibrations de la turbine, provoqué par la circulation d'air de refroidissement dans les aubes de turbine.

En juillet 1964, l'axe d’un Olympus rompt pendant un essai au sol provoquant une nouvelle explosion et une série de modifications. Même après l’installation des moteurs dans le premier TSR.2, les problèmes de vibration ont continué à empoisonné le programme.

L'emplacement de l'habitacle, très en avant dans le fuselage, était choisi pour réduire les vibrations autant que possible pendant les vols à basse altitude. Les deux membres d'équipage étaient installés sur des sièges éjectables Martin Baker Mk.8A. Le navigateur avait une vue sur l’extérieur par deux petites fenêtre sur le côté du cockpit. La plainte la plus sérieuse au sujet de la conception de l'habitacle était liée à la climatisation très incertaine.

Le système informatique, fabriqué par Autonetics, était un équipement américain développé pour le bombardier embarqué North American A-5 Vigilante, un avion qui avait beaucoup de similitudes avec le TSR.2. Il combinait les données du radar principal, du radar Doppler de navigation, et du système de navigation à inertie. Le TSR.2 était également équipé d'un altimètre radar naviguer automatiquement à une altitude de 90 mètres. Le système était conçu pour des attaques sans visibilité avec une erreur de moins de 30 mètres.

Le radar principal avait des capacités limitées en recherche et des capacités air-air réduites à la recherche de l'avion de ravitaillement. Ce radar servait principalement à la navigation et au bombardement. Pour le radar de reconnaissance, une palette pouvait être installée dans le compartiment des armes. Celle-ci comprenait un radar de recherche latérale, des appareils-photo et d’autres équipements électroniques.

Le TSR.2 était perché très haut sur ses trains, et une personne pas trop grande pouvait se tenir debout sous l’appareil. Le train avant avait deux roues jumelées et se rétractait vers l’arrière. Le train avant avait deux roues en tandem et se rétractait dans le fuselage. Pendant les essais, il y eu des phénomènes de vibrations lors d'atterrissage et des modifications du train d'atterrissage devaient être apporté pour les appareils de série. Un parachute de queue était utilisé pendant les vols d'essai.

Sources :

TSR-2 par David Hastings (le meilleur site sur le TSR-2)
BAC TSR.2 par J. Baugher
British Aerospace Corporation TSR-2 du site Thunder & ligthning
BAC TSR-2 du site UNREAL AIRCRAFT
BAC TSR-2 (liste d'évènements)
BAC TSR-2
TSR-2: The Plane That Barely Flew