Le contrat initial prévoyait neuf prototypes complétés plus tard par la commande de onze appareils de pré-production. Le premier TSR.2 fait son Roll-Out (à Weybridge chez Vickers) le 4 mars 1964, mais le premier vol sera retardé à plusieurs reprises. Les ingénieurs constatent alors que les moteurs doivent être modifiés parce qu'ils ne se sont pas adaptés aux TSR.2, un signe d’une mauvaise communication entre BAC et Bristol Siddeley. Après le réaménagements des accessoires, les moteurs ont été installés, mais pendant les essais au sol les ingénieurs constatent à nouveau de sérieuses vibrations.

D. J. Bowen effectue les essais de roulage à partir du 2 septembre 1964. Ceux-ci étaient encourageants, bien qu'ils aient été ponctués par des incidents avec le parachute frein, qui refusait quelquefois de sortir. Le TSR.2 était prêt pour son premier vol, mais avec une limitation de puissance des moteurs. Le pilote d'essai Roland Beamont commente : "il est clair que les problèmes actuels de moteur donnent un avion sous-motorisé, et cette situation est susceptible de ralentir le développement en vol." De nouveaux moteurs devaient être installés, et ceci causait encore des mois de retard.

Enfin, le 27 septembre 1964, à 15 h 28, le premier vol du prototype XR219 est finalement réalisé avec Roland P. Beamont aux commandes et D. J. Bowen dans le siège du navigateur.

Pour ce vol, le train d'atterrissage était sorti, les entrées d’air fixes et Beamont avait accepté d’utiliser 100% de la puissance moteur pour les deux premières minutes sur ce premier vol seulement, insistant pour obtenir des moteurs sûrs pour les vols ultérieurs. Le décollage fut réalisé à une masse de 34 610 kg, comprenant 7326 kg de carburant. Le comportement était très proche de celui prévu par des études de projet et le simulateur. Le seul incident de ce premier vol fut de brèves vibrations dans le gouvernail de direction quand le train principal toucha la piste.

Ce phénomène se reproduisit sur des vols ultérieurs, jusqu'à ce que la cause ait été trouvée et éliminée. Pour ce premier vol, le TSR.2 était accompagné par un Lightning piloté par Jimmy Dell, qui pilota le TSR.2 lors d’essais en vol ultérieurs, et par un Canberra piloté par John Carrodus.

Le deuxième vol n'a pas été réalisé avant fin décembre en raison du remplacement des moteurs. A la fin novembre les moteurs modifiés commencent à tourner régulièrement à 100 % de puissance, laissant la rétraction du train d'atterrissage comme seul problème significatif avec le conditionnement d'air qui ne fonctionnait pas correctement. Lors des vols n° 2 et 3, des vibrations à haute fréquence dues à des variations de poussée dans le moteur n°1 apparaissent. Les variations de poussée étaient dues à des oscillations dans une des pompes à carburant. Après le remplacement de la pompe incriminée, ces vibrations disparurent pour le vol 4 du 8 janvier 1965.

Lors du vol n°5, le 14 janvier, peu après le décollage de Boscombe Down, Beamont commande la rétraction du train, mais constate que la jambe gauche reste en position basse, incident confirmé par Dell dans le Lightning T.Mk 4 d’accompagnement. Après discussion avec le sol, Beamont décide d’atterrir avec le plus de douceur possible. Beamont combinant ses extraordinaires qualités de pilote avec les qualités du TSR.2 à l'atterrissage pour se poser sans casse à une vitesse de descente de moins de 15 centimètres par seconde.

Le vol n°6 du 15 janvier est réalisé avec le train sorti pour fournir des données de vol à vitesse réduite et fut également le vol initial de Jimmy Dell. Celui-ci réalise son premier vol comme pilote le 22 janvier lors du vol n°7.

Les contrôles de stabilité à vitesse réduite ont occupé Dell et Bowen sur le vol n° 8, tandis que Beamont testait des atterrissages avec l'aileron abaissé à 50° pendant le vol n° 9. Le 6 février, les tests de train d'atterrissage étaient terminés, et avec Beamont aux commandes, le TSR.2 a commencé à explorer l'enveloppe de vol. Les 13 vols suivants ont été accomplis sans problèmes sérieux :

Vol 12 : premier vol en place arrière pour Don Knight, dégâts dans le train d'atterrissage gauche en raison d’un atterrissage dur.

Vol 13 : Dell amène l'avion à 9200 mètres et Mach 0,9.

Vol 14 : Beamont et Peter Moneypenny transfèrent le prototype XR219 à Warton réalisant le premier vol supersonique. La pleine puissance ne put être utilisée pendant ce vol, en raison d'un problème dans le moteur n°2 qui empêchait la mise en route de la PC. Néanmoins, Beamont parviendra à Mach 1,12 avec le moteur n°1 avec 1/3 de la post-combustion. Le TSR.2 était longitudinalement très stable, mais quelque peu instable transversalement aux vitesses subsoniques. Le TSR.2 passait en vol supersonique avec un peu de vibration entre Mach 0,93 et Mach 1, mais aucune correction de trim n'était nécessaire et il devenait stable transversalement.

Pendant certains de ces vols, le TSR.2 s'était posé sur une piste recouverte de mousse pour tester sa capacité à atterrir sur cette surface anti-incendie. Après un séjour en atelier pour remplacer certains éléments et solutionner les problèmes de fuite de carburant, le XR219 reprend les vols pour une très courte durée jusqu'à l'annulation du programme.

Le XR220, le deuxième prototype, subissait des inspections et une réparation après avoir été endommagé pendant la livraison à Boscombe Down, et était prêt à voler pour début avril.

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