Заводы ежедневно выкатывали на приемную стоянку самолеты. Для ускорения их перегонки в части от 185-го гв. тбап была выделена группа экипажей. Для ускорения подготовки экипажей на Ту-4 была привлечена Высшая офицерская школа экипажей Дальней авиации в Рязани.

Часть самолетов Ту-4 были модернизированы в вариант разведчика. В Ту-4 Р в бомбоотсеках устанавливали фотоаппараты АФА-33 или – ЗЗМ с 1000-мм объективами, позже стали применять и другую технику, например, ночной НАФА-5 с/100. Объем бомбоотсека позволил установить самые большие кассеты, вмещавшие 190–195 кадров фотопленки размером 300×300 мм.

В начале 50-х годов в набор оборудования Ту-4 Р была включена станция радиоразведки ПР-1, способная засекать локаторы, работающие в диапазонах от «А» до «Д» (от 150 до 3100 МГц). Кроме того, она могла определить направление на них и «глушить» РЛС противника «шумовыми» помехами в диапазоне «Д» – от 2600 до 3100 МГц (из-за этого ее иногда называли ПР-Д). С 1954 г. Ту-4 Р начали комплектоваться широкополосными помеховыми станциями СПС-1. Кроме того, в бомбоотсеке можно было разместить устройство для постановки пассивных помех ДОС, обеспечивавшее выброс дипольных отражателей в виде станиолевых лент или коротких стеклянных иголок с металлическим покрытием. Обслуживали станции ПР-1, СПС и установку ДОС офицер по радиопротиводействию и борттехник службы помех. Станция ПР-1 ставилась вместо коек для отдыха.

В каждой воздушной армии был сформирован дальний разведывательный полк на Ту-4, некоторые бомбардировочные полки переоснастили разведчиками и полностью переключили на выполнение задач радиопротиводействия. Одним из них был 202-й тбап в Миргороде.

Самолет Ту-4 в период 1949–1958 гг. был на вооружении 24 полков ДА: 18, 52, 121, 132, 175, 183, 184, 185, 199, 200, 202, 203, 219, 226, 251, 260, 303, 341, 402, 444, 454, 840, 1225, 1229-го.

Самолет был очень надежным, за время его эксплуатации в ДА произошло всего пять катастроф: в 203, 184, 199, 454 и 251-м тбап.

Выпущенный в марте 1952 г. последний Ту-4 в октябре 1958 г. был посажен на аэродроме Монино летчиком Алтуховым и передан в музей ВВС. Этим полетом была поставлена точка в истории первого стратегического самолета-носителя СССР. На смену ему шел реактивный Ту-16.

29 августа 1949 г. СССР провел испытания ядерной бомбы РДС-1 и начал подготовку к серийному производству бомбы РДС-3. Требовался дальний бомбардировщик в состоянии доставить к объектам это изделие на Европейском театре военных действий с учетом того, что его вес превышал пять тонн. Кроме того, для ядерного боеприпаса требуется подогреваемый бомболюк, а самолет должен иметь защиту от воздействия поражающих факторов ядерного оружия.

Именно эти требования в ОКБ Туполева привели к появлению проекта «82» в последующем перешедшего в проект «88», разрабатывавшегося первоначально в инициативном порядке с 1948 г. В соответствии с Постановлением СМ СССР № 2474—974 от 10 июня 1950 г. ОКБ А.Н. Туполева приступает к его разработке с двумя двигателями АМ-3. Эскизный проект самолета окончательно утверждается 5 июля 1951 г. Ведущий конструктор самолета – Д.С. Марков. Окончательно все компоновочные решения по новому самолету отрабатывались в бригаде общих видов, которой руководил С.М. Егер. Конструктор авиадвигателя – П.Ф. Зубец.

В конце 1951 г. первый опытный экземпляр бомбардировщика «88», получивший название Ту-16, был передан на летную базу для испытания и доводки. 27 апреля 1952 г. экипаж летчика-испытателя Н. Рыбко поднял Ту-16 в воздух, а в декабре 1952 г. уже было принято решение о запуске самолета в серийное производство.

Ту-16 был принят на вооружение в мае 1953 г. Первый серийный самолет сошел со стапелей в Казани 29 октября 1953 г. В общей сложности серийное производство Ту-16 происходило на трех заводах с 1953 г. до конца 1963 г.: на Казанском авиазаводе было выпущено 800 машин, на Куйбышевском авиазаводе – 543 и на Воронежском – 166.

Ту-16 представляет собой моноплан со стреловидным среднерасположенным крылом. Фюзеляж сигарообразной формы, круглого сечения в носовой части, с постепенным обжатием по бокам к корме. Технологически состоит из 6 отсеков: фонарь, передняя гермокабина, центроплан, грузовой отсек, задний технический отсек, кормовая гермокабина.

Экипаж самолета состоял, как правило, из шести человек – командира, второго пилота, штурмана, второго штурмана (штурмана-оператора), воздушного стрелка-радиста и командира огневых установок (оператора РЭБ, средств разведки). Вход в кабины осуществлялся через откидываемые вниз входные люки с лесенками. Катапультирование всех членов экипажа производилось вниз, за исключением двух пилотов – вверх, причем перед катапультированием кресла летчиков по рельсам откатывались назад, для предотвращения травмирования о штурвальную колонку. Для спасения экипажа на море на верхней части фюзеляжа в двух контейнерах укладывались надувные лодки ЛАС-5, а у каждого члена экипажа были индивидуальные лодки МЛАС-1.

Штатным оборонительным вооружением были три дистанционные башенные установки (ДТ-В7 верхняя, ДТ-Н7 с нижняя и ДК-7 корма) и одна носовая пушечная установка ПУ-88 (на ракетных вариантах отсутствует) – всего на самолете было семь двадцатитрехмиллиметровых пушек АМ-23. КОУ мог взять управление всеми установками на себя, от своей прицельной станции. Бомбовая нагрузка во внутреннем грузоотсеке составляла до 3000 кг, в перегрузку можно было загрузить до 9 тонн свободнопадающих бомб, в том числе ФАБ-9000 М-54, начиненную 4297 кг тротила. Предусматривалась и внешняя подвеска свободнопадающих бомб на многозамковые балочные держатели (вместо ракет).

В различных вариантах на самолет также могли подвешиваться крылатые ракеты (КС-1, КСР-2, КСР-5, КСР-11). В двух гермокабинах самолета поддерживалась нормальная для жизнедеятельности температура и давление, до высоты 7250 м. Выше экипаж использовал маски и кислородные приборы. Для обеспечения пилотирования самолета в любых метеоусловиях и для разгрузки экипажа в длительных полетах на самолете установлен электрический автопилот АП-52 М, связанный с системой управления.

Самолеты бомбардировочных вариантов (а также переоборудованные из таких) окрашивались снизу и с боков в белый «противоатомный» цвет.

В 60-е годы самолет Ту-16 состоял на вооружении 20 полков ДА. Всего построено 1507 самолетов различных модификаций. Испытан в качестве носителя ядерного оружия 22 ноября 1955 г.: с самолета Ту-16 А экипажем м-ра Ф.П. Головашко на парашюте была сброшена первая в мире водородная бомба РДС-37 мощностью 1,6 мегатонны.

Основные модификации самолета:

Ту-16 – бомбардировщик;

Ту-16 А – носитель ядерных бомб;

Ту-16 К/КС – самолет-носитель ракет «Комета»;

Ту-16 Р – разведчик;

Ту-16 з, т, н, ю – танкер;

Ту-16 КСР-2 – носитель ракет КСР-2;

Ту-16 К-11—16 – носитель ракет КСР-11;

Ту-16 К-2—5 – носитель КСР-2, КСР-11, КСР-5;

Ту-16 П, Е, СПС – самолет постановщик помех.

Ту-16 РР – самолет радиационной разведки. Отличался подвесными контейнерами с аппаратурой для забора проб воздуха. Разработан в 1970 г. Переоборудовано 7 Ту-16 Р.

Ракетные боеголовки как обычного типа, так и ядерные.

Ту-16 – дальний бомбардировщик, построено 294 самолета, находились на вооружении Дальней авиации. Из них 90 машин выпущено в вариантах заправляемых, 114 переоборудованы в заправщики.

Ту-16 А – самолет-носитель ядерных бомб, всего построено 453 машины, которые поступили в Дальнюю авиацию. В 60-е годы 155 Ту-16 А были переоборудованы в носители крылатых ракет типа КСР.

Ту-16 в качестве бомбардировщика мог нести во внутреннем бомболюке до 9 т бомб калибром 50—9000 кг или одну атомную бомбу. Первым в 1954 г. на Ту-16 перевооружился 203-й гв. тбап (Барановичи) 45-й тбад, вслед за ним – 52-й гв. и 402-й тбап этой же дивизии. На первомайском параде в 1954 г. прошли 9 Ту-16.