Nació el 10 de Noviembre de 1888 en Pustomazovo, región de Tver, en el seno de una familia numerosa y acomodada. En su juventud estudió paralelamente Ingeniería y comunicaciones en la Escuela Técnica Imperial de Moscú. Mientras asistía las clases de aerodinámica del maestro Nikolay Zhukovsky, comenzó a mostrar interés por la naciente aviación. De la pasión paso a la acción y en 1910 construyó un ingenioso planeador que el mismo probó. En 1911 participó en marchas reaccionarias por lo que fue detenido y cumplió prisión domiciliaria hasta 1915. Retomó sus estudios y se graduó con honores, junto con su profesor Zhukovsky fundó el TSAGI "Instituto Central Aerodinámica". Desde allí comenzó a aportar diseños para la industria aeronáutica soviética como el reemplazo de estructuras de madera por el novedoso "Duraluminio". A partir de 1929 desde ese centro a cargo de Tupolev se diseñaron mas 100 aviones de guerra y de pasajeros para el estado soviético. En 1937 fue acusado junto con su coodiseñador Vladímir Petliakov de crear un partido fascista ruso y fue detenido en la prisión en Bólshevo. Tupolev decidió seguir aportando ideas desde la cárcel por lo que en 1944 se lo liberó por su compromiso con la nación. Desde la oficina de diseño "OKB Tupolev" nacieron los mas ambiciosos proyectos aeronáuticos que rompían todas las barreras y records de distancia, velocidad y rendimiento posibles. En 1949 su hijo Alexei Tupolev se unió a la OKB aumentando sus horizontes a aviones comerciales para Aeroflot. El talento de su hijo hizo que Andrei se sintiera seguro de ir delegando la dirección de los diseños en él y llevar el rol de asesor. Pese a ello en 1967 fue el impulsor del magnífico "Tpolev TU-144" el avión a reacción que le ganó la carrera del diseño a la Concorde, ese fue su último acto. Falleció el 23 de Diciembre de 1972 pero dejo una dinastía de diseñadores y pilotos.
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