За время разработки К-80 изменилась тактика действий авиации вероятного противника, которая перешла к прорыву к цели на малых высотах. Исходя из этого Постановлением от 26 декабря 1968 г № 1044-381 была задана разработка модернизированного варианта комплекса, которая и была осуществлена к началу семидесятых годов. Испытания во Владимировке проходили с 10 марта 1973 г. по 24 июля 1974 г. Приказом Министра обороны № 00104 от 10 нюня 1979 г модернизированный комплекс Ту-128-80М с ракетой К-80М был принят на вооружение.
С учетом уточненных требований "изделия 36М" – ракеты Р-4МР и Р-4МТ комплектовалась новой "радийной" ГСН ПАРГ-15ВВ, усовершенствованной тепловой Т-80НМД, неконтактным оптическим взрывателем "Сокол", доработанным двигателем ПРД-84М. Была повышена помехоустойчивость, уменьшена нижняя граница диапазона высот применения. Цели поражались на высотах от 50 м при пусках вдогон цели и от 2 км при атаке в переднюю полусферу. которая по-прежнему могла осуществляться с использованием только "радийных" ракет.
В зарубежной прессе приводится также информация о разработке варианта ракеты с пассивной радиолокационной ГСН, предназначенной для поражения самолетов типа АВАКС и постановщиков помех на дальностях до 40 км.
Помимо прямой линии непосредственной модернизации самолета Ту-128 и ракет Р-4 в шестидесятые годы активно велись проектные работы по более радикальному совершенствованию тяжелого перехватчика и его вооружения.
Ракета К-60
В начале шестидесятых годов проектировалась ракета К-60 ("изделие 711") для вооружения перехватчика Ту- 1 38 (варианта Ту- 1 28) с РЛС "Смерч-А". Спустя несколько лет обозначение К-60 было вновь использова но применительно к малогабаритной ракете, предназначенной для ближнего воздушного боя.
Ракета К-100
В 1964 г. для варианта Ту-138 с РЛС "Гроза", а в дальнейшем – применительно к вооружению перехватчика Ту-148 разрабатывалась ракета К-100 ("изделие 52") для вооружения перспективной модификации Ту-128 с РЛС "Смерч-100". Предусматривалось применение комбинированной системы наведения – телеуправления на основном участке полета и самонаведения на конечном. Прорабатывалась и комбинированная тепплорадиолокационная ГСН. Ракеты предусматривалось разместить на внутренней подвеске, поэтому размещенное по схеме утка крыло К-100 было выполнено в малом удлинении. Для достижения дальности, на порядок превышающей достигнутую на К-80, было проработано несколько вариантов ракеты, в том числе двухступенчатый с пакетным расположением двух ускорителей. Однако уровень бортовой радиоэлектроники того времени явно не обеспечивал решение поставленных задач и работы постепенно прекратились.
