Кроме описанных модификаций, разрабатывались и другие, в основном с новыми двигателями. Так, в 1964 году на машину № 0101 установили опытные ТРДФ АЛ-7Ф-4, развивавшие на форсаже тягу по 10 800 кгс и позволившие довести максимальную скорость до соответствующей числу М=1,96. Вслед за этим опробовали АЛ-7Ф-4Г с эжектором.
В итоге скорость возросла еще на 8–10%. Однако увеличение веса ТРД снизило другие характеристики самолета. Во всех случаях требовалась продолжительная доводка двигателей, и данные варианты перехватчика остались в разряде опытных.
В 1965 году на летающей лаборатории Ту-128 начались испытания двигателя ВД-19. Однако увеличение габаритов нового ТРДФ привело к росту лобового сопротивления самолета, а увеличенная тяга позволила поднять максимальную скорость лишь на 120 км/ч. В итоге и эти ТРДФ остались в разряде опытных.
В качестве альтернативы рассматривались двигатели Р15Б-300, РД36–41, РД-15 и другие. Предлагалась установка нового оборудования и вооружения, но все эти варианты не были реализованы.
Пытаясь расширить функциональные возможности самолета, ОКБ-156 еще в 1958 году предложило заказчику проект бомбардировщика Ту-28Б с радиолокационным прицелом «Инициатива-2» и бомбовой нагрузкой 4500 кг. Но в это время испытывался сверхзвуковой бомбардировщик Як-28 аналогичного назначения. Предлагались также проекты постановщика помех Ту-128ПП и разведчика Ту-128Р.
В середине 1960-х годов в соответствии с тактико-техническими требованиями ВВС в ОКБ Туполева развернулись работы по проекту перехватчика Ту-148, предназначенного для замены Ту-128. Самолет с РЛП «Смерч-100» должен был развивать скорость 2500–2700 км/ч на высотах 15–19 км и 1400–1500 км/ч на высотах 500–1000 метров. Рубеж перехвата при полете с дозвуковой скоростью -2000 км. Но время внесло свои коррективы. Незадолго до выдачи требований на Ту-148 завершились государственные испытания перехватчика МиГ-25П, а в 1975 году появился МиГ-31, решающий аналогичные задачи.
Межконтинентальный бомбардировщик
В Соединенных Штатах, главном противнике Советского Союза в начале 1950-х, основными требованиями, предъявлявшимися к самолету стратегического назначения, считались скорость и высота полета. Большая дальность полета требовалась лишь для достижения стратегических объектов, расположенных в глубине СССР. Причем американцы могли действовать с Аляски через Северный полюс и с авиабаз, размещенных на ЕвроАзиатском континенте. Межконтинентальная дальность нужна была и для переброски бомбардировщиков из Америки через Тихий и Атлантический океаны.
У Советского Союза такой возможности не было, поэтому дальность полета бомбардировщиков считалась одним из главных параметров. При этом не следует забывать, что самолет и его экипаж, решив поставленную задачу, должны вернуться на свою территорию. Это в совокупности с требованием полета с большой скоростью, приближавшейся к звуковой, являлось чрезвычайно сложной проблемой.
В начале 1950-х годов Туполев вслед за В.М. Мясищевым предложил создать межконтинентальный бомбардировщик с турбовинтовыми двигателями. В письме, отправленном Туполевым Сталину 2 апреля 1951 года, говорилось: