Самолёт-заправщик Ту-163 разработан на базе серийного бомбардировщика Ту-16. Одним из направлений работы по увеличению дальности полёта Ту-16 стало внедрение дозаправки в воздухе. Уже осенью 1953 г. в ОКБ начали заниматься применением для этого бомбардировщика схемы «с крыла на крыло». При этом использовали опыт работы над подобным вариантом для Ту-4. Рассчитывали, что при выделении в мае 1954 г двух серийных Ту-16 в августе того же года можно будет приступить к лётным испытаниям. Предъявление системы на государственные испытания планировалось на январь 1955 г. Но эти сроки могли быть выдержаны только при активном участии ОКБ-918 С.М.Алексеева, а также ЛИИ. 17 сентября 1953 г вышел приказ МАП, которым предписывалось впредь проектировать все бомбардировщики только с возможностью дозаправки в полёте.

От ОКБ А.Н.Туполева и завода №22 требовали разработать и оборудовать системой заправки два Ту-16. Один из них превращался в заправщик, второй — в заправляемый самолёт. ОКБ-918 должно было создать необходимое оборудование со скоростью перекачки топлива не менее 3000 л/мин. Систему требовалось предъявить на государственные испытания в 3-м квартале 1954 г. Позже с учётом реальной ситуации этот срок несколько скорректировали. 26 мая 1954 г вышло постановление Совета Министров, согласно которому скорость перекачки уменьшили до 2000 л/мин, а срок предъявления на государственные испытания передвинули на 4-й квартал. Под отработку системы заправки выделили два самолёта выпуска завода №1. Испытания и доводка системы заняли почти полтора года.

15 февраля 1956 г вышло постановление Совета Министров о переоборудовании 10 машин в заправщики и 20 - в заправляемые. Работы должны были быть закончены к 1 октября того же года. На этой первой партии провели войсковые испытания. Начиная с 1957 г система дозаправки начала устанавливаться на всех Ту-16 выпуска всех трёх заводов. Заправщики имели в производстве обозначение «заказ 198», а в эксплуатации - Ту-16 «Заправщик», Ту-163, Ту-16Ю и «НЗ». Они переоборудовались из серийных бомбардировщиков; всего в варианте крыльевых заправщиков сделали 114 самолётов.

Основными элементами системы заправки являлись устройства сцепки и перекачки топлива. На заправщике монтировались шланг со стабилизирующим парашютом, электролебёдка с тросом для выпуска и уборки шланга, поворотный ролик для регулирования натяжения троса, главный механизм для соединения шланга с трубопроводом перекачки топлива, выталкивающий механизм для первоначального выпуска шланга из крыла, шлангопровод для размещения шланга в крыле в убранном положении, щитки управления и аппаратура управления. В систему перекачки входили расходный топливный бак, перекачивающий насос, краны, клапаны, трубопроводы и расходомер. Управление перекачкой осуществлялось с тех же щитков, что и сцепкой. Первые группы топливных баков самолёта отсоединялись от магистрали питания двигателей и подключались к расходному баку. Последний, в который вмещалось до 10 700 л горючего, подвешивался в бомбоотсеке в жёстком контейнере, прикреплённом к узлам кассетных держателей. Насос перекачки устанавливался на этом контейнере. Шланг длиной 37 м располагался в шлангопроводе, проложенном внутри носка крыла около переднего лонжерона.

Электрическая лебёдка устанавливалась в кессоне левой консоли крыла, а трос её соединялся со шлангом. Главный механизм закреплялся внутри концевого обтекателя правой консоли крыла и передним концом соединялся со шлангопроводом, а задним — с направляющей трубой выталкивающего механизма. Основная часть агрегатов выталкивающего механизма располагалась внутри кессона крыла, вблизи концевого обтекателя. Щиток управления сцепкой и перекачкой топлива устанавливался у командира огневых установок. Максимальное количество топлива, которое заправщик мог передать на заправляемый самолёт, составляло 24 500 л. В случае необходимости заправщик можно было в полевых условиях обратно переоборудовать в бомбардировщик путём снятия из грузового отсека заправочного оборудования. В дальнейшем с заправщиков Ту-163 сняли прицелы ОПБ-11р и они утратили возможность осуществлять бомбометание.

Дополнительное оборудование, устанавливавшееся на заправляемом самолёте (бомбардировщике, ракетоносце или разведчике), имело малую массу и не ухудшало аэродинамические характеристики, так что практически не снижало его лётно-технические характеристики. Заправляемые машины различных модификаций имели в своём названии дополнение ЗА — «заправляемый» («заказ 229»). Например, Ту-16РЗА или Ту-16К-10(ЗА). Со временем это дополнение отпало, так как в строю остались практически только заправляемые самолёты. Была выпущена 571 машина, что составляло более трети серийных Ту-16.

На заправляемом самолёте монтировались контактный узел, топливные магистрали, клапаны и краны, а также щитки управления. Контактный узел с электропневматическим приводом устанавливался на нижней панели кессона левой консоли, вблизи концевого обтекателя. Щиток управления им находился у командира огневых установок, а щиток приёма топлива — у правого лётчика. Операции в ходе заправки производились в следующем порядке. Из правого крыла впереди летящего заправщика выпускался шланг на тросе. Заправляемый самолёт подходил сзади, накладывал крыло непосредственно на шланг и немного отходил в сторону Шланг скользил вдоль крыла по направлению к концевому обтекателю и попадал в улавливатель (захват). После шланг подтягивался тросом вперёд до автоматического соединения его заднего наконечника с топливоприёмником. Затем заправляемый самолёт выходил в строй заправки — плотный пеленг, в котором интервал и дистанция лимитировались длиной шланга. При дальнейшем подтяге троса шланг входил в крыло и соединялся внутри его с магистралью заправки. Таким образом, происходило соединение топливных систем обоих самолётов, и начиналась перекачка топлива. При этом шланг располагался между концами крыльев обеих машин в виде петли.

Расцепка могла производиться на любой стадии по команде оператора или автоматически при расхождении самолётов практически мгновенно. В ходе заправки командир танкера пилотировал самолёт, вьщерживая высоту, курс и скорость полёта, правый лётчик управлял перекачкой топлива в расходный бак, а командир огневых установок — системой сцепки и перекачки топлива. На заправляемой машине командир удерживал её в строю, правый лётчик контролировал приём топлива, а командир огневых установок управлял контактным узлом. Заправка производилась на скорости 480-510 км/ч. Одновременно можно было заправлять только один бомбардировщик. К достоинствам системы можно отнести полёт заправляемого самолёта вне зоны спутной струи заправщика, возможность маневрирования в строю заправки, относительно небольшое количество агрегатов заправки, простых по своему устройству. Недостатками являлись необходимость маневрирования заправляемого самолёта при контакте, вероятность повреждения обшивки крыла и невозможность повторного контактирования в случае обрыва стабилизирующего парашюта.

Дозаправка Ту-16 в полёте значительно увеличивала их радиус действия. Одна дозаправка на пути к цели повышала дальность почти на 2000 км, а применение второй дозаправки на обратном пути увеличивало её примерно на 3500 км (с 5%-ным остатком топлива на посадке). Дозаправки позволяли использовать бомбардировщики на аэродромах с короткими взлётно-посадочными полосами и относительно тонкими бетонными покрытиями. Например, при взлёте самолёта с массой 60 000 кг (при пустых первых и вторых группах баков) и такой же взлётной массе заправщика длина разбега составляла 1200 м. Дозаправку топливом можно было производить вскоре после взлёта. Опыт эксплуатации показал, что контактирование на небольших высотах выполнять даже проще, чем на крейсерских высотах (около 9000 м), из-за большей тяги двигателей и лучшей управляемости машины. Дальность полёта в подобном случае получалась даже несколько больше, чем при обычном взлёте с полной допустимой массой.

Состав оборудования и оборонительного вооружения заправщиков Ту-163 в основном соответствовал серийным самолётам Ту-16 и Ту-16А, с учётом всех доработок, проводившихся за годы эксплуатации. Однако на заправщиках не устанавливались ни пассивные, ни активные системы РЭП, за исключением системы «Сирена-2», являвшейся стандартной для всех Ту-16.

Тактико-технические характеристики Ту-163
Экипаж, чел 7
Размах крыла, м 33
Длина, м 34.8
Высота, м 10.4
Площадь крыла, кв.м 164.65
Масса пустого самолёта, кг 37730
Масса нормальная взлётная, кг 72000
Масса максимальная взлётная, кг 79000
Двигатели - 2 ТРД РД-3М
Тяга нефорсажная, кгс 19000
Масса топлива нормальная, кг 36000
Максимальная скорость, км/ч 992
Крейсерская скорость , км/ч 780
Перегоночная дальность, км 5000
Дальность действия, км 4800
Боевой радиус действия у земли, км 2500
Практический потолок, м 14500
Полезная нагрузка 9800 кг топлива
Вооружение: семь 23-мм пушек АМ-23 ( три спаренные башенные установки с дистанционным управлением и одна неподвижная пушка в носовой части)