Удачный двигатель можно было бы применить на «изделии 24», однако постановлением правительства и соответствующим приказом МАП его установка предписывалась в первую очередь на Су-17М и Су-24.
Но и МиГ-23Б тоже требовался подходящий двигатель. АЛ-21Ф-3 обладал всеми требуемыми характеристиками и уже находился в производстве. В общем, то, что нужно. Решение использовать его на микояновской машине поддерживало руководство МАП и ВВС. Начальник Управления заказов ВВС генерал-лейтенант В. Р. Ефремов, грамотный инженер и образованный человек, при встречах с представителями ОКБ Микояна также отстаивал выбор двигателя, «скроенного по мерке» для истребителя-бомбардировщика.
Были и аргументы против двигателя Люльки. Поначалу на испытаниях и в эксплуатации АЛ-21Ф не отличался надёжностью, случались поломки и высокотемпературные «титановые пожары», мгновенно разгоравшиеся и уничтожавшие всю конструкцию. Кропотливой доводкой «детские болезни» удалось устранить, снизив число отказов и обеспечив двигателю достаточный ресурс. Другой особенностью сложного в производстве АЛ-21Ф была его чрезвычайная дороговизна: как всё новое, он требовал специальных материалов и технологий, обходясь почти вчетверо дороже Р-27Ф2-300. Однако последнее тогда никого не пугало, вопрос о стоимости не был решающим и даже позволял предприятию рассчитывать на выделение дополнительных средств.
Начальник оборонного отдела ЦК КПСС И. Д. Сербин, известный своей жёсткостью, лично занимался этим вопросом и отстаивал продолжение выпуска АЛ-21Ф. Это решение поддерживал и Главком ВВС П. С. Кутахов, заинтересованный не только в перспективах «двадцать третьего», своего любимого детища, но и склонявшийся к унификации двигательного парка ИБА и ФБА. Оснащение МиГ-23Б той же силовой установкой, что и Су-17М, и Су-24, позволяло значительно упростить их обслуживание, снабжение и подготовку лётного и технического состава. Министр авиационной промышленности П. В. Дементьев, с большим уважением относившийся к Микояну, был на их стороне и выражал заинтересованность в производстве ударного МиГа.
После соответствующего решения весной 1970 г. ОКБ получило несколько двигателей Люльки. Для отработки силовой установки и систем АЛ-21Ф установили на истребитель МиГ-23С («23–41/1»), который 20 августа 1970 г. поднял в воздух лётчик-испытатель П. М. Остапенко.
Постройка первого опытного экземпляра истребителя-бомбардировщика МиГ-23Б (машина «32–24/1») была завершена в январе 1971 г. Базой для новой машины стали планер и ряд систем истребителя МиГ-23М с заводским № 0390217055. Самолёт нёс бортовой номер 321, в традициях ОКБ отражавший наименование изделия и его очерёдность в опытной серии (так, первый «двадцать третий» имел номер 231). 18 февраля 1971 г. ведущий лётчик-испытатель ОКБ А. В. Федотов поднял его в воздух. Шеф-пилот фирмы имел тогда воинское звание майора, несмотря на службу в гражданской организации, какой являлось ОКБ. Генеральный конструктор не дождался полёта новой машины — тяжело болевший А. И. Микоян умер двумя месяцами ранее, 9 декабря 1970 г.
Первый опытный образец МиГ-23Б был оснащён крылом так называемой I (первой) редакции, применявшимся на МиГ-23С и имевшим предкрылок. На самолете стоял двигатель АЛ-21Ф-3.
Крыло изменяемой стреловидности управлялось ручкой, установленной возле РУДа в кабине, с помощью системы поворота крыла СПК-1А, в которую входил гидравлический мотор ГПК-1А и винтовые преобразователи ВП-23. Консоли могли устанавливаться в трёх фиксированных положениях — 16°, 45° или 72° по четверти хорды. При изменении стреловидности с 72° до 16° размах крыла увеличивался почти вдвое, площадь возрастала с 34,16 м2 до 37,27 м2, а удлинение — с 1,48 до 5,26. Соответственно, повышалось аэродинамическое качество «прямокрылого» самолёта и улучшались его взлётно-посадочные характеристики.
Первый опытный экземпляр ещё не нес большей части оборудования и служил, в первую очередь, для подтверждения общей концепции и основных конструкторских решений. Второй и третий самолёты, «32–24/2» и «32–24/3» (бортовые номера 322 и 323), построенные в том же году, уже были оснащены полностью, включая комплекс КН-23 и лазерный дальномер «Фон». Масса самолёта выросла, и сохранение удельной нагрузки на крыло стало лимитирующим фактором.
Для этого второй и третий опытные экземпляры МиГ-23Б получили новое крыло II редакции (по типу МиГ-23 образца 1971 г.). Оно отличалось увеличенной на 5 м2 площадью консолей. Это диктовалось необходимостью сохранения приемлемой удельной нагрузки на крыло, определяющей как взлётно-посадочные характеристики, так и дальность. Площадь увеличили расширением консолей по хорде на 20 %, из-за чего на крыле появился характерный «зуб», придавший самолёту в плане сходство с летучей мышью. Новые консоли отличались и аэродинамической круткой.
Крыло II редакции оборудовалось узлами подвески дополнительных топливных баков, пилоны которых крепились к усиленным нервюрам подвижных консолей. При подвеске трёх баков ПТБ-800 (фюзеляжного и двух крыльевых) запас топлива увеличивался в полтора раза, а дальность возрастала примерно на 40 % (часть «съедала» сама подвеска, увеличивавшая массу самолёта и аэродинамическое сопротивление). Пилоны жёстко соединялись с баками, подвешивавшимися под консолями, с помощью кронштейнов и не могли поворачиваться. При их подвеске система поворота крыла блокировалась, консоли не складывались. После выработки топлива ПТБ сбрасывались вместе с пилонами с помощью пиромеханизма, после этого крыло расфиксировалось перед атакой или для разгона.
МиГ-23Б оборудовали комплексной системой управления, значительно повысившей безопасность полёта и обеспечившей высокую эффективность боевого применения за счёт точности управления и облегчения условий работы лётчика. Она включала в себя систему автоматического управления САУ-23Б, комплекс навигации КН-23, прицельный комплекс «Сокол-23С» (С-23), систему индикации и радиовысотомер РВ-5Р. В состав «Сокола» вошли прицел ПБК-3-23С, АСП-17 с визирной головкой С-17ВГ и лазерный дальномер «Фон».
Разработанный в московском ЦКБ «Геофизика» дальномер «Фон» являлся новинкой, обеспечивавшей высокую точность определения расстояния до цели — важнейшего параметра при прицеливании. Лазерный дальномер (или, как его тогда называли, оптический квантовый локатор) выдавал на его вычислитель прицела текущее значение дальности, бравшееся за основу при бомбометании, стрельбе и пуске ракет. В качестве передатчика использовался оптический квантовый генератор, а приёмником служил фотодиод на основе кремния. Наклонная дальность до наземной цели могла определяться в диапазоне от 400 до 5000 м и вычислялась по разнице во времени между моментом излучения и приёмом светового импульса. Подвижное зеркало «Фона», связанное с автоматикой прицела, отслеживало угол визирования подвижной марки, и его луч синхронно следовал вместе с маркой, отклоняясь на угол от 0° до -17° в вертикальной плоскости.
При атаке «Фон» включали за 5–10 с до начала прицеливания, а через полминуты после совмещения прицельной марки с целью он автоматически выключался, излучая за это время 32 импульса с частотой повторения 1 Гц. Лазерный дальномер был весьма эффективен, однако, как и все оптические устройства, обеспечивал выполнение задачи преимущественно в ясную погоду при метеорологической видимости не менее 10 км, в то время как туман, дождь, снег и, особенно, пыль или дым, обычные над полем боя, значительно поглощали луч и затрудняли работу «Фона».
В состав вооружения самолёта входил практически весь арсенал тогдашних авиационных средств поражения наземных целей — от пушки до специальных (ядерных) бомб и управляемых ракет. На МиГ-23Б сохранялась двухствольная подфюзеляжная пушка ГШ-23Л с боекомплектом 200 патронов.
Пушка являлась достаточно эффективным оружием, при небольшой собственной массе в 50 кг обладая скорострельностью до 3200 выстр./мин и обеспечивая десятикилограммовый секундный залп. ГШ-23Л могла использоваться не только в борьбе с легкоуязвимыми целями — её 180-г снаряды пробивали броню до 15 мм, позволяя поражать БТР и БМП. Предусматривалась также подвеска ещё двух таких пушек в унифицированных пушечных контейнерах УПК-23-250 с боезапасом по 250 патронов.
Неуправляемые ракеты С-5 калибра 57 мм могли применяться из 16- и 32-зарядных блоков УБ-16-57 и УБ-32, которых самолёт мог нести до четырёх штук. 57-мм ракеты предназначались для поражения не только наземных, но и воздушных целей. По замыслу, залп нескольких десятков ракет градом в состоянии был накрыть самолёт противника даже на предельных дальностях, надёжно поражая цель типа истребителя даже одним попаданием полуторакилограммового заряда. На узлах под крылом и фюзеляжем могли подвешиваться до четырёх тяжёлых НАР С-24 калибра 240 мм и массой 235 кг. С-24 комплектовались как механическим ударным взрывателем В-24А, так и радиовзрывателем РВ-24, подрывавшим ракету над целью, что значительно повышало эффективность воздействия — фугасный удар и тысячи осколков поражали цель сверху.
В то же время на МиГ-23Б не предусматривалось использование управляемых ракет «воздух — воздух». Как было сочтено, для «ударного бомбардировщика» борьба с воздушными целями не является приоритетной, а для самообороны будет достаточно пушки и НАР