3М - результат радикальной модернизации М-4. При выборе двигателей ставку сделали на более мощные и экономичные ВД-7. Применив эти двигатели, увеличив количество топлива на борту, установив систему дозаправки в полете, а также улучшив аэродинамику, можно было получить дальность, достаточную для достижения самой удаленной точки США.

Весь планер и системы бомбардировщика были перепроектированы. Массу пустой машины удалось снизить по сравнению с серийным М-4 почти на 3т. Самолет получил новое крыло большего размаха. В носовой части 3М разместили негерметичный отсек РЛС, закрытый радиопрозрачным обтекателем. Переднюю кабину перекомпоновали, при этом рабочее место штурмана-бомбардира расположили под летчиками со смещением влево, а снизу создали фонарь. Количество членов экипажа уменьшили на одного человека. Грузоподъемность снизили до 18т.

Испытания новой машины начались в марте 1956 года. В целом машина оказалась куда проще в управлении, ее конструкция и большинство систем надежнее, чем М-4, и самолет посчитали пригодным для эксплуатации в ВВС.

Так как ВД-7Б выпускались в ограниченном количестве и в невысоком темпе, то с ними построили примерно половину бомбардировщиков, получивших обозначение 3МН ("Н" - новый двигатель). Двигатели ВД-7Б имели малый ресурс и низкую надежность. Поэтому остальные машины, получившие обозначение 3МС ("С" - старый двигатель), оснастили РД-3М-500А (после снятия Микулина с должности главного конструктора двигатели АМ-3М получили обозначение РД-3М).

Стратегические бомбардировщики при наличии сети авиабаз имели поистине уникальную мобильность, превышавшую возможности только появившихся вооруженных ракетами подлодок. Самолеты могли быстро выйти из-под удара, переместиться в район, где противник не готов к обороне. Учения продемонстрировали, что даже в зоне действия РЛС самолеты могут проскользнуть незамеченными. Самым простым способом стало преодоление зон ПВО на малых и предельно малых высотах, вне видимости радаров. Такие полеты были связаны с повышенными нагрузками на конструкцию, и оснащенная "гибким" крылом машина Мясищева оказалась более приспособленной для них, чем Ту-95, у которого применение новой тактики привело к ограничению ресурса. Еще более повышала шансы выиграть противоборство с ПВО установка на самолеты средств радиоэлектронного противодействия.

Поэтому идея превращения дальних бомбардировщиков в ракетоносцы была весьма перспективной. Проектирование ракетоносца для ракет типа К-14, получившего обозначение 3МЕ, началось летом 1958 года. Так как машину требовалось оснастить новой РЛС "Рубин-1", то под ее большую антенну доработали носовую часть. Одновременно конструкторы постарались улучшить аэродинамику, несколько опустив штангу дозаправки и сделав ее сопряжение с фюзеляжем плавным. Процесс создания ракеты затянулся, и самолет остался без главной составляющей своего арсенала. Биография опытного 3МЕ завершилась неожиданно быстро: он был протаранен сорвавшимся со швартовок во время газовки М-50. М-50 отремонтировали, 3МЕ восстанавливать не стали.

К тому времени ОКБ-23 представило на испытания более совершенную модификацию самолета, получившую обозначение 3МД (Д - "доработанный"). Основу системы вооружения 3МД по-прежнему составляли две ракеты К-14, крепления под балочные держатели которых находились снизу корневых частей крыла. Бомбоотсек соответствовал обычному 3М. Новый вариант "эмки" получил модернизированное крыло, руль направления уменьшенной площади, ряд других усовершенствований, отработанных на 3МЕ. Но ракета К-14 так и не попала в серию и в итоге новый 3МД остался без главного компонента своей системы вооружения. В 1960 году его производство свернули.

За 9 лет своего существования ОКБ-23 подготовило на базе М-4 и 3М целый ряд проектов, работы над которыми прекратились по разным причинам.

Так на базе М-4 предполагалось создать пассажирский самолет, который должен был перевозить 80-130 человек на расстояние до 7000км. Был подготовлен и военно-транспортный вариант самолета, грузоподъемностью до 40т.

В 1957 года ОКБ-23 приступило к изучению возможности создания на базе бомбардировщика 3МН опытного самолета с ядерной силовой установкой. Предполагалось заменить два внутренних ВД-7 атомными двигателями с газовым теплоносителем, разместить в грузоотсеке реактор, демонтировать большую часть топливных баков, установить биологическую защиту экипажа.

Остались на бумаге и проекты стратегического самолета-разведчика 3МР со взлетной массой 202т, а также огромной летающей лодки 3М-М (М-70), которая могла бы приводняться в океане для получения топлива от подводных лодок.

Ликвидация ОКБ в 1960 году затормозила модернизацию находившихся в строю "эмок". Мясищев в 1960-67 годах возглавлял ЦАГИ, а затем вновь вернулся к конструкторской деятельности в качестве генерального конструктора Экспериментального машиностроительного завода.

Самолетов 3М в строю оказалось больше, чем Ту-95 в бомбардировочном варианте, и до поступления на вооружение ракетоносцев они считались главной ударной силой Дальней авиации. Осенью 1962 года во время Карибского кризиса советские стратегические бомбардировщики несли боевое дежурство в полной боевой готовности: самолеты полностью заправлены и снаряжены, термоядерные боеприпасы подвешены, грузоотсеки опломбированы, экипажи получили опечатанные портфели с картами маршрутов и "засургученные" конверты с кодами взведения взрывателей.

С развитием стратегических вооружений функции самолета стали существенно меняться. По мере переоборудования 3М в танкеры дозаправка становилась основной задачей соединения. Нагрузки на заправщики постоянно возрастали. Кроме остававшихся в строю бомбардировщиков 3М, услуги танкеров требовались различным модификациям Ту-95, Ту-22, самолетам ДРЛО Ту-126, дальним противолодочным Ту-142. Непродолжительное время несли штанги дозаправки и самолеты Ту-22М, пока их не демонтировали по договору ОСВ-1.

В первой половине восмидесятых годов на вооружение начали поступать новые ракетоносцы Ту-95МС, а несколько позднее - Ту-160. Одновременно устаревшие модификации Ту-16, Ту-22 и Ту-95 стали отправлять на слом, что подавалось пропагандой как сокращение стратегических наступательных вооружений. Под эту кампанию попали и последние бомбардировщики 3М. 9 несостоявшихся ракетоносцев 3МД тогда уцелели, наверное, благодаря симпатиям командования. Самые изящные в семействе, они получили прозвище "стиляги" и считались командирскими машинами. Их отправили на почетную пенсию, законсервировав на базе хранения под Энгельсом.

Но вооружение авиации современными самолетами-заправщиками Ил-78 проходило непозволительно медленно, так что потребность в мясищевских танкерах оставалась высокой и переоборудованные бомбардировщики, включая древние М-4, продолжали усиленно трудиться до начала девяностых годов.

Почти 40 лет бомбардировщики Мясищева несли ратную службу. Ее начало оказалось трудным. За самолетом репутация аварийного. Действительно, около 30 машин, почти четверть всех выпущенных самолетов, погибла в авиакатастрофах. Отсутствие ракетного вооружения предопределило отношение к самолету, но сегодня, когда известны итоги применения американцами В-52 в региональных конфликтах, можно сказать, что возможности "эмок" не были раскрыты в полной мере.

До начала восмидесятых годов бомбардировщики 3МС и 3МН переоборудовались в топливозаправщики 3МС-2 и 3МН-2. Они пришли на смену М-4-2 в связи с международными договорами о сокращении численности стратегических бомбардировщиков и долгое время являлись основным средством дозаправки в полете машин стратегической авиации, оборудованных системой "Конус". Максимальное количество отдаваемого в полете топлива достигало 40000кг, производительность агрегата заправки - 2250л/мин.

В начале 1975 года рассматривался вопрос о переделке всех бомбардировщиков 3М в воздушные танкеры для дозаправки сверхзвуковых бомбардировщиков Ту-22М. Но самолет-заправщик Ил-78, созданный в ОКБ Ильюшина, оказался более предпочтительным для этих целей.

• 3М модификация М-4 с увеличенной дальностью полета. Первоначальное название М-6.
• М-29 проект пассажирского самолета
• 3МР дальний морской разведчик. Поступил на вооружение авиации ВМФ в 1964 году.
• 3МС вариант бомбардировщика 3М с двигателями РД-3М-500А. Из-за малого ресурса двигателей ВД-7, было решено вернуться к тем же двигателям, которые устанавливались на М-4. Характеристики относительно 3М ухудшились, но были все же лучше, чем у М-4.
• 3МН модификация 3М с двигателями ВД-7Б. Ценой повышения ресурса двигателей ВД-7 явилось снижение их тяги. При общем ухудшении характеристик самолета, дальность полета благодаря экономичности двигателей была на 15% больше, чем у 3МС.
• 3МД в 1960 году в строевых частях ВВС появился новый бомбардировщик 3МД с двигателями ВД-7Б. На этой модификации 3М установили более совершенное оборудование, улучшили аэродинамику самолета. Внешне он отличался удлиненной, заостренной НЧФ со штангой топливоприемника на конце. При том же размахе несколько увеличили площадь крыла.
• 3МЕ высотный бомбардировщик с двигателями ВД-7П. Дальше летных испытаний в 1963 году опытного образца дело не пошло.
• ВМ-Т транспортная модификация самолета
• 3МС-2,3МН-2 3МС и 3МН переоборудовались в топливозаправщики. Долгое время являлись основным средством дозаправки в полете машин стратегической авиации, оборудованных системой "Конус". Максимальное количество отдаваемого в полете топлива достигало 40т
• 3М-5 носитель ракет КСР-5. Отличался составом БРЭО. Разработан в 1973 году. В серию не пошел. Ракетами КСР-5 оснащались только Ту-16.