28 марта 1956 г. вышло постановление Совета Министров, по которому ОКБ А.Н.Туполева необходимо было модифицировать Ту-16 под двигатели РД-16-15 (М-16-15) с взлётной тягой по 11 000 кг. Такой самолёт должен был иметь практическую дальность 7200 км и максимальную скорость 1030-1050 км/ч. Два экземпляра самолёта с двигателями РД-16-15 необходимо было предъявить на государственные испытания в 1-м квартале 1957 г. По приказу МАП от 28 мая 1956 г ОКБ должно было разработать документацию и передать её заводу №22 до 1 июля. Первый бомбардировщик требовалось сдать на заводские испытания в октябре, второй — в ноябре. ОКБ-16 обязывали обеспечить поставку четырёх двигателей РД-16-15.

ОКБ А.Н.Туполева оперативно проработало проект подобной модернизации: самолёт с новыми двигателями получил обозначение Ту-16Б. Проект Ту-16Б предполагал два варианта: без подвесных топливных баков и со сбрасываемыми баками. Второй имел большее по размерам крыло, большую массу, но и большую дальность. Практическая дальность с подвеской баков составляла 8950 км, а с двумя дозаправками в полёте — 15 200 км. Это была одна из первых попыток резко улучшить характеристики самолета Ту-16, особенно по дальности, за счёт установки более экономичных и мощных двигателей, в сочетании с увеличением запаса топлива, и таким образом получить межконтинентальный носитель. Но эти работы не вышли из стадии проектирования. Реальные двигатели РД-16-15 появились лишь в 1959 г и были установлены на нескольких серийных Ту-16К-10.

Двигатель РД-16-15 (М16-15) представлял собой модификацию РД-3М в направлении увеличения тяги до 11300 кГ и существенного (на 15%) снижения удельного расхода топлива при практически тех же размерах. Основные конструктивные отличия от РД-3М: в компрессор добавлена еще одна ступень (девятая) - на входе в компрессор; запуск двигателя осуществляется от двух электрических стартер-генераторов вместо турбостартера. На основных режимах работы двигателя они используются как генераторы постоянного тока, а при запуске - как электростартеры. В серийное производство двигатель не был принят, но выпускался на заводе в Казани малой партией для лётных испытаний. Испытания двигатель прошел успешно. Первоначально он имел ресурс 100 часов и обозначался М16-15. После проведения мероприятий по увеличению его надежности ресурс был доведен до 300 часов, а двигатель получил обозначение РД-16-15. Внешне Ту-16Б от исходного Ту-16 отличался несколько измененными мотогондолами. В связи с электрическим запуском двигателей М-16-15 и РД-16-15, на нём устанавливались дополнительные аккумуляторные батареи, а на внешней поверхности мотогондол отсутствовали створки выпуска газов от турбостартера.

Конструкторы неоднократно пытались усовершенствовать силовую установку Ту-16: занимались реверсом тяги для РД-3М, применением твердотопливных стартовых ускорителей для сокращения длины разбега с перегрузкой, но все эти работы не вышли из стадии проектов или опытных работ. В 1965 г. предложили заменить двигатели РД-3М-500 на НК-8-2 или НК-8-4, но это оказалось весьма сложно из-за очень плотной компоновки узла. Использование более экономичных ТРДД было бы целесообразно и обещало улучшение всех характеристик Ту-16. В середине 1970-х гг рассматривался вопрос о замене РД-3М-500 на двигатели Д-30КП, но командование ВВС в апреле 1975 г решило этим не заниматься. И хотя поставленные цели модификации были достигнуты, в серию Ту-16Б запускать не стали в связи с общей тенденцией к сокращению бомбардировочной авиации в тот период.

Тактико-технические характеристики Ту-16Б
Экипаж, чел   7
Размах крыльев, м   33.0
Длина, м   34.8
Высота, м   10.4
Площадь крыла, м2   164.65
Масса, кг   
- пустого самолета   37200
- нормальная взлетная   72000
- максимальная взлетная   79000
Топливо, кг   36000
Тип двигателя   2 ТРД М-16-15 (РД16-15)
Тяга, кгс   2 х 11000
Максимальная скорость, км/ч   1050
Практическая дальность, км   7200
Практический потолок, м   12200
Вооружение:   семь 23-мм пушек АМ-23
Боевая нагрузка - 9000 кг в отсеке оружия
Бомбы до ФАБ-9000