Как показали испытания (ведущие – инженер Д.И. Кантор и летчик И.М. Сухомлин), завершившиеся в феврале 1956 года, потолок остался на прежнем уровне. К этому времени успехи, достигнутые в области создания зенитных ракет, рассеяли представления военных о неуязвимости высотных самолетов. Работу над Ту-96 прекратили в том же году. Единственный экземпляр машины использовался в качестве летающей лаборатории для исследований двигателей НК-12М, начатых в апреле 1956-го, а затем и НК-12МВ. Ресурс последнего в начале 1960 года довели до 300 часов, что положительно сказалось на боеготовности частей, укомплектованных межконтинентальными бомбардировщиками.

С 1957 года на Ту-95МА, носителях ядерных боеприпасов, покидавших заводские цеха, заменили тонкую обшивку планера теплостойкой с покрытием белой краской с повышенной светоотражающей способностью. К концу 1958 года в частях имелось по 17 носителей ядерных бомб.

3 октября 1961 года над полигоном на Новой Земле с «95-го» (командир – подполковник А.Е. Дурновцев, штурман майор – И.Н. Клещ) с высоты 12 000 метров сбросили водородную бомбу, получившую обозначение «В» – «Ваня», или «изделие 202», расчетной мощностью 50 Мт. В народе ее называли «Кузькиной матерью», которой Н.С. Хрущев грозил Америке. Размеры этого монстра (вес свыше 20 тонн) были столь велики, что бомба не уместилась в чреве бомбардировщика, и в полет пришлось уйти с открытыми створками грузового люка. Но это был единичный случай. Тем не менее 7 марта 1962 года за проявленное мужество Дурновцев и Клещ удостоились звания Героя Советского Союза.

Экипаж майора Дурновцева тренировался в сбросе бомбы с Ту-95 в Крыму, взлетая с аэродрома Багерово. К моменту взрыва водородной бомбы Ту-95 отошел от эпицентра примерно на 40 км, а сопровождавший его Ту-16 – на 50 км. При этом больше всего пострадал кормовой стрелок Ту-95, у него обгорели лицо и руки. Взрывная волна от «Кузькиной матери» обошла земной шар несколько раз. Как следует из документов ГКАТ, испытания носителя ядерного оружия Ту-95А закончились лишь в 1962 году.

Желание снизить уязвимость Ту-95 и увеличить его радиус действия привело к появлению в марте 1954 года постановления Совета Министров о создании системы К-20, предназначавшейся для поражения наземных целей. В ее состав входили самолет-носитель Ту-95К и полуутопленная в фюзеляж носителя крылатая ракета Х-20, разрабатывавшаяся в дубнинском филиале ОКБ-155 под руководством М.И. Гуревича.

Сверхзвуковая ракета Х-20 со стартовым весом до 12 300 кг и боевой частью в 3400 кг рассчитывалась на дальность полета до 800 км со скоростью 1700–2000 км/ч, а радиус действия носителя со сбросом ракеты на середине пути достигал 6800–7000 км. Точность выведения носителя в точку пуска (по курсу) оценивалась в пределах 10–15 км, а наведения ракеты – 3–4 км. Для стрельбы по площадным целям этого вполне хватало.

Скорость носителя с ракетой должна была быть в пределах 700–750 км/ч, а потолок – 11 500–12 000 метров. Компоновка машины по сравнению с бомбардировщиком претерпела существенные изменения. Штурмана-навигатора переместили на место штурмана-оператора. Последнего заменили оператором двухканальной станции ЯД, позволявшей обнаруживать цели на удалении до 450 км.

Обе антенны станции ЯД размещались под носовыми радиопрозрачными обтекателями. Нижняя антенна предназначалась для обнаружения и сопровождения цели. Она же могла использоваться и для определения местоположения самолета. В верхней части обтекателя находилась антенна наведения самолета-снаряда Х-20.

Первый образец ракетоносца Ту-95К

С Ту-95 сняли, в частности, РБП-4 и второй радиокомпас АРК-5, радиостанцию 1РСБ-70, прицел ОПБ-11Р и ряд другого, теперь уже не нужного бомбардировочного оборудования. Отказались и от верхней стрелковой установки. Кроме этого, доработали фюзеляж между 23-м и 56-м шпангоутами, сделав за 46-м шпангоутом вырез под киль ракеты. Одновременно подняли бак № 2, а четвертый и пятый баки разделили пополам по плоскости симметрии фюзеляжа. Установили аппаратуру постановки помех СПС-2К и доработали топливную систему с подпиткой ракеты из баков носителя.

Эскизный проект Ту-95К-20 (изделие «ВК») подготовили в конце октября 1954 года, а первый прототип переоборудовали из четвертой машины нулевой серии (№ 4800004) в августе 1956 г. В следующем году на испытания поступил второй самолет, переоборудованный из серийного № 4800001. На них отрабатывались запуск двигателей ракеты Х-20 и аппаратура носителя.

Первый пуск ракеты состоялся 17 марта 1958 года, и в том же году на заводе в Куйбышеве построили три серийных ракетоносца. С 15 октября 1958 года по 1 ноября 1959-го Ту-95К выдержал государственные испытания и в сентябре 1960 года был принят на вооружение. Испытания системы начались с ракетой Х-20, а завершились с ее модернизированным вариантом Х-20М, оснащенном новой боевой частью. К концу 1958 года в стране имелось лишь два, и то опытных Ту-95К-20.

Под фюзеляжем Ту-95К видна крылатая ракета Х-20М

В январе 1960 года начались контрольные испытания первого серийного ракетоносца (заводской № 8802004) с экипажем из восьми человек. Ведущими по машине были инженер Е. Испирян (НИИ ВВС) и летчик Ведерников (ГКАТ). Если не учитывать два месяца, потраченных на пуски ракет Х-20М, то на испытания самого самолета ушло свыше полутора лет. Причина тому заключалась не только в его вооружении и «начинке» (в основном из-за низкой надежности станции ЯД), но и по-прежнему в двигателях. За время испытаний сменили три комплекта ТВД НК-12МВ с двухсотчасовым ресурсом и всережимными автофлюгирующимися винтами.

В целом машина соответствовала техническим условиям на поставку и приемку Ту-95К, за исключением длины разбега, доходившей до 3090 метров (задано 2700 м), и скорости отрыва 308–317 км/ч. Определить же максимальные скорости самолета не удалось из-за запрета на использование максимального режима работы двигателей. Выяснилось также, что противообледенительная система защищала крыло, оперение и винты лишь до температуры наружного воздуха – 10 градусов по Цельсию. Были и другие дефекты, вполне устраняемые промышленностью.

По технике пилотирования, характеристикам устойчивости и управляемости самолет Ту-95К как с ракетой, так и без нее практически не отличался от Ту-95М. Дальность ракетоносца при взлетном весе 182 тонны и с пуском Х-20М в середине маршрута достигала 13 400 км.

С начала разработки комплекса до его принятия на вооружение прошло шесть лет. Срок немалый, учитывая, что техника в те годы развивалась «семимильными шагами». За эти годы комплекс успел морально состариться, и прежде всего из-за недостаточной дальности носителя.

Первые три серийные машины передали в 1006-й тяжелобомбардировочный авиаполк, дислоцировавшийся около г. Узин (Украина). Затем они появились на аэродромах Северного Кавказа (г. Моздок), Казахстана (г. Семипалатинск) и Дальнего Востока (Украинка), но их дальности для броска на Западное побережье США и возврата домой явно не хватало. Чтобы избежать переброски Ту-95К на передовые аэродромы в районе Мурманска и Анадыря, потребовалось значительно увеличить дальность носителя. Добиться этого можно было лишь путем оснащения самолетов устройствами дозаправки топливом в полете.