Выяснилось, что и тезис о невероятно высокой уязвимости бомбардировщиков от средств ПВО не столь уж бесспорен. 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. Бомбардировщик ОКБ-23 отличался и другим важным преимуществом. Его радиолокационная заметность при облучении спереди была существенно более низкой не только по сравнению с туполевским изделием, но и заокеанским В-52. Еще более повышала шансы выиграть противоборство с ПВО установка на самолеты средств радиоэлектронного противодействия (РЭП), и как только стали серийно выпускать помеховые станции СПС-2, ими сразу оснастили ЗМ.
Наконец, существовал очень перспективный путь совершенствования бомбардировщика – объединение его с крылатой ракетой (самолетом-снарядом, го тогдашней терминологии) в единую автоматизированную систему. Новое оружие можно было применять, не входя в зону ПВО, а при использовании избирательных систем наведения, резко повысить точность попадания, что позволяло уничтожать точечные объекты – мосты, отдельные здания, корабли. В 1950-х гг. именно в создании таких авиационных ракет СССР вышел на лидирующие позиции в мире. Оснащение ими самолетов Дальней авиации стало приоритетным направлением, и такие задачи поручали всем соответствующим ОКБ, в том числе и Мясищева.
Первая попытка создания самолета- носителя была предпринята ОКБ-23 в середине 1950-х гг. Бомбардировщик, получивший фирменное обозначение «МК», предстояло оснастить системой наведения и сверхзвуковым самолетом-снарядом Х-20. Организовать подвеску большущей «царь-ракеты», как иронично называл ее Селяков, оказалось непросто. С точки зрения аэродинамиков, наиболее привлекательным выглядел вариант размещения Х-20 полуутопленной в грузоотсеке. Однако у самолета был небольшой клиренс, и для подвески ракеты огромный корабль пришлось бы закатывать на специальную яму. Следовательно, и без того непростая процедура еще больше усложнялась, аэродромный комплекс требовал доработок. Рассмотрев еще несколько вариантов, конструкторы остановились на подкрыльевой подвеске. Такое решение тоже имело свои недостатки, т.к. вело к существенному ухудшению ЛТХ самолета, в том числе дальности полета. Тем не менее, работы продвинулись весьма далеко, были построены даже деревянные натурные макеты наиболее важных фрагментов системы, а на 1957 г. запланировали начало заводских испытаний. Однако уже в 1956 г. поднялся в воздух Ту-95К, высокое шасси которого позволило без особых проблем разместить Х-20 полуутопленной в грузоотсеке. Фактически этот успех туполевцев сделал дальнейшие работы по самолету «МК» нецелесообразными.
В 1957 г. для бомбардировщика ЗМ было предложено три варианта ракетного вооружения. Первый включал самолет-снаряд К-ЮС, который предназначался, прежде всего, для поражения крупных боевых кораблей. Второй базировался на ракете К-14, представлявшей собой модификацию К-10 для ударов по наземным целям. Обе ракеты оснащались ТРД и могли развивать скорость до 2000 км/ч. Третий вариант предусматривал использование универсальной крылатой ракеты К-22, которую в зависимости от системы наведения можно было применять против площадных наземных целей, либо кораблей и других радиоконтрастных объектов или мощных источников радиоизлучения (РЛС, приводные радиостанции и т.п.). В качестве силовой установки К-22 использовался ЖРД, обеспечивавший ей скорость свыше 3500 км/ч, что делало ее в то время практически несбиваемой. Мясищев не рассчитывал выпустить сразу три варианта самолета, и перед ним встала проблема выбора. Использование уже проходившей испытания К-10С позволяло достаточно быстро реализовать проект. Перспективная К-22 сулила наибольшую эффективность, но требовала пойти на известный риск. Выбрали «золотую середину» – К-14. Очевидно, казалось, что ее разработчик – микояновское ОКБ-155, уже создавшее К-10С, – не затянет и разработку этой ракеты.
Проектирование ракетоносца, получившего обозначение ЗМЕ, началось летом 1958 г. На самолете решили внедрить ряд усовершенствований системы управления, важнейшими из которых стали новый автопилот АП-15 и гидродемпфер в курсовом канале, что снизило утомляемость летчика и повысило точность пилотирования. 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.