Ту-95ЛЛ использовался почти 15 лет. На нем прошли отработку шесть мощных ТРД, в частности, НК-6, НК-144А, НК-144-22 и НК-22. В начале 70-х гг. в связи с выработкой ресурса и под влиянием катастрофы аналогичной лаборатории Ту-16ЛЛ, в которой погиб экипаж во главе с летчиком-испытателем С.Амет- Ханом, машину списали. Ее заменили новой ЛЛ на базе первого опытного Ту-142.

В середине 50-х гг. в СССР под руководством академика А.П.Александрова развернулись исследования возможности применения ядерной энергии в авиации. 12 августа 1955 г. вышло постановление Совмина, которое предписывало ОКБ-276 Н.Д.Кузнецова и ОКБ-165 А.М.Люльки заняться авиационными атомными двигателями, а ОКБ-156 и ОКБ-23 - самолетами с ядерными силовыми установками. Работы пошли широким фронтом. Прорабатывались атомные варианты прямоточных, турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Проектировались реакторы с воздушным и промежуточным жидкометаллическим охлаждением, на тепловых и быстрых нейтронах.

На первом этапе исследований был построен наземный стенд авиационной ядерной силовой установки (АЯСУ), а для изучения проблемы биологической защиты экипажа создали специальную ЛЯ на базе Ту-95. Работы по стенду и установке реактора на самолет проводились филиалом ОКБ-156 в Томилино, который возглавлял один из старейших соратников Туполева И.Ф.Незваль. В 1958 г. стенд на основе средней части фюзеляжа Ту-95 был построен и перевезен на аэродром под Семипалатинск. Одновременно подготовили и “котел” для установки на ЛЛ. Для удобства обслуживания реактор на стенде и на лаборатории располагался на специальной платформе и при необходимости мог опускаться из грузоотсека. Для переоборудования в Ту-95ЛАЛ (ЛАЛ - летающая атомная лаборатория) выделили серийный Ту-95М. С мая по август 1961 г. на нем было выполнено 34 полета как с “холодным", так и с работающим реактором. Испытания выявили необходимость проведения дальнейших исследований в направлении совершенствования биозащиты.

Следующим после Ту-95ЛАЛ по программе атомного самолета должен был стать Ту-119 (самолет “119”), работы по которому предполагалось начать в 1965 г. Для этого самолета ОКБ-276 должно было спроектировать и изготовить ТВД НК-14А, оборудованный теплообменниками. В 1974 г. два таких опытных двигателя предполагалось установить на переделанный согласно проекту “119" бомбардировщик Ту-95. К тому времени американцы, испытав свою ЛЛ с АЯСУ на базе В-36, практически прекратили работы в этой области. Догонять стало некого, а идти вперед - слишком дорого и небезопасно.

12 августа 1955 г. вышло постановление Совмина, согласно которому ОКБ-156 и заводу № 18 поручалось спроектировать и построить на базе Ту-95 дальний пассажирский самолет Ту-95П (самолет “114"), предъявив его на совместные заводские и государственные испытания во втором квартале 1957 г. Одновременно туполевцы получили весьма необычное задание на переоборудование двух серийных Ту-95 в пассажирские самолеты “116" для специальных перевозок (т.е. перевозок на большие расстояния государственных деятелей с сопровождающими и охраной в условиях повышенного комфорта). Необходимость в самолете такого назначения появилась с началом “оттепели” в отношениях между Востоком и Западом, ведь использовавшиеся для этих целей Ил-14 уже не соответствовали ни духу времени, ни статусу СССР как сверхдержавы. Самолеты “116" были заказаны из опасения, что высшему руководству страны потребуется нанести визит в США, а “114” еще не будет готов. Исходя из предполагаемой простоты переделки устанавливался и срок предъявления “116” на испытания - сентябрь 1956 г., однако 28 марта 1956 г. Совмин отодвинул этот срок ввиду перегруженности ОКБ более срочными работами по боевым машинам. В дальнейшем самолет “116” или Ту-116 получил открытое обозначение Ту-114Д (буква “Д" означала “дипломатический”, а не “дальний", как писали в популярной авиационной литературе).

F-4E Phantom II “пасет” Ту-95М

Эскизный проект самолета “116” предъявили заказчику в апреле 1956 г., а в октябре он был утвержден. Согласно проекту, “116” мог перевозить 400 кг багажа и до 24 пассажиров, в число которых входил и обслуживающий персонал: бортпроводник, повар и штурман-информатор, сообщавший членам делегации сведения о полете, а в случае необходимости - 10-12 человек вооруженной охраны. Конструктивно новый самолет почти не отличался от Ту-95. Все оборонительное и бомбардировочное вооружение сняли, а пространство за центропланом заняли двумя пассажирскими салонами, туалетной комнатой, гардеробом и служебной комнатой общим объемом 70,5 м³. В бортах фюзеляжа сделали иллюминаторы. Первый пассажирский салон был рассчитан на 6-8 человек, второй, предназначавшийся для “главного пассажира", - на три человека. Салоны оборудовались диванами и диван-кроватями. Специально для самолета создали интерьер, соответствовавший вкусам руководителей государства. Гермокабина заканчивалась входной дверью, далее шел тамбур с входным трапом, который через люк в нижней части фюзеляжа опускался вниз.

В аварийной ситуации люк использовался для спасения пассажиров. В хвостовой части располагался отсек с посадочными осветительными авиабомбами и парашют аварийного снижения.

Основной экипаж располагался в такой же гермокабине, как на Ту-95, и состоял из двух пилотов, штурмана-навигатора, штурмана-оператора, бортинженера, борттехника и бортрадиста. Для полета по международным трассам предусмотрели место для штурмана-лоцмана. За передней гермокабиной находился контейнер для дополнительного количества масла и гидросмеси, т.к. первые Ту-95 отличались повышенным расходом этих жидкостей. Самолет оснащался самым современным оборудованием. В его состав входили: радиостанция коротковолнового диапазона “Гелий" с приемником РПС, радиостанция 1-РСБ-70М с приемником УС-8, три комплекта радиостанции РСИУ-4П, два автоматических радиокомпаса АРК-5, радиовысотомеры РВ-17 и РВ-2, оборудование слепой посадки СП-50 “Материк", был сохранен панорамный радиолокатор “Рубидий- ММ". В салоне установили радиолу “Мир” и пневмопочту для связи с экипажем. В случае аварийной посадки на воду на борту имелись спасательные лодки ЛАС-5 и два плота СП-12. Запас топлива общим объемом 77800 л, размещавшийся в 66 мягких баках, обеспечивал максимальную техническую дальность полета 11190 км.

В Ту-116 переоборудовали два серийных Ту-95 № 402 и № 409, выпущенных соответственно в 1956 и 1957 гг. Первая машина, которой присвоили № 7801, проходила заводские испытания с 23 апреля по 4 октября 1957 г., вторую машину № 7802, выпущенную 3 июня 1957 г., передали на госиспытания только в марте. 2 марта был выполнен первый полетТу-116 с заводского аэродрома, а 8 марта самолет перелетел на аэродром Чкаловское, в ГК НИИ ВВС. Госиспытания провел экипаж в составе летчиков-испытателей В.К.Бобрикова и В.С.Кипелкина, штурманов-испытателей Н.С.Зацепы и В.С.Паспортникова, бортрадиста В,С.Попова. В этих полетах участвовал и летчик-испытатель ОКБ И.К.Ведерников, впоследствии поднимавший в воздух многие модификации Ту-95/142.

Во время госиспытаний на Ту-116 № 7802 был выполнен беспосадочный перелет по маршруту Чкаловское-Иркутск- Чкаловское протяженностью 8600 км (остаток топлива 8 баках после посадки позволял пролететь еще около 3000 км). Средняя скорость в полете составила 800 км/ч. Последующие перелеты были выполнены по маршрутам: Чкаловское- Воздвиженка (Владивосток)-Чкаловское; Чкаловское-Диксон-Мыс Тайгонос- Украинка; Чкаловское-Петропавловск- Камчатский-Ташкент;Ташкент-Душанбе- Фрунзе-Диксон-Великие Луки-Чкаловское; Чкаловское-Ленинград-Таллинн- Рига-Вильнюс-Минск-Киев-Тбилиси- Ереван-Баку-Ашхабад-Ростов-на-Дону- Чкаловское. В одном из перелетов, начавшемся 28 июня 1958 г. и проводившемся с тремя промежуточными посадками, суммарная дальность маршрута составила 34000 км. Одновременно на Ту-116 № 7801 экипаж во главе с летчиком-испытателем Н.Н.Харитоновым совершил беспосадочный перелет Москва- озеро Байкал-Москва со средней скоростью 740 км/ч. В ходе испытаний на Ту-116 № 7802 заменили военные опознавательные знаки на символику Аэрофлота, машине присвоили гражданский регистрационный номер СССР-76463.