Использование ЖРД позволило довести высотность пуска до 11000 м и достичь околозвуковой скорости полета (при пуске двигатель обеспечивал четырехтонной ракете тяговооруженность 0,3, а благодаря улучшенной аэродинамике скорость возросла на 200 км/ч по сравнению с КС). Двигатель массой всего 48,5 кг отличался «лаконичностью» устройства – он не имел даже системы зажигания – самовоспламеняющиеся компоненты обеспечивали запуск при подаче в камеру сгорания. ЖРД имел два режима работы – стартовый, тягой 1215 кгс, разгонявший ракету до скорости звука (расход компонентов топлива при этом составлял 5,4 кг/сек), и маршевый, тягой 710 кгс, достаточной для поддержания скорости на траектории, при котором расход уменьшался до экономичного значения 2,3 кг/сек.
При использовании ракетного комплекса К-16 цель обнаруживалась с помощью самолетной РЛС «Рубин- 1К», после чего с выходом на рубеж атаки осуществлялось целеуказание ГСН ракеты. Процедура осуществлялось штурманом самолета-носителя, и, при надежном взятии цели на автосопровождение, все операции занимали порядка 1 минуты. За время предпусковой подготовки, включая контроль привязки, самолет 20-30 км оставался на боевом курсе. При наличии нескольких целей штурман мог направить обе ракеты на одну цель или дать целеуказание каждой из них на свой объект (для этого в ходе наземной подготовки производилась настройка ГСН ракет, чтобы частоты их работы различались не менее чем на 3%,во избежание взаимных помех и перенацеливания).
После отцепки от носителя запускалось временное реле, с помощью простого и надежного кулачкового механизма выдававшего в заданные программой моменты разовые команды системам ракеты. Во избежание столкновения с самолетом, отделившаяся ракета первые секунды шла с просадкой, теряя при отходе 400-1200 м высоты (в зависимости от высоты и скорости самолета при сбросе). По условиям безопасности зажигание ЖРД производилось уже после сброса на 7-й секунде полета (благо, в отличие от ТРД, для этого не требовалась мощная система запуска, питаемая от самолетной сети). Стабилизация полета и управление на этом этапе осуществлялись автопилотом, а на 40-й секунде временной механизм выдавал команду на переход в режим самонаведения с подключением ГСН и переводом двигателя в маршевый режим. Скорость полета при типовом профиле к этому моменту составляла 1250 км/ч, а траектория была почти горизонтальной.
На удалении 15 км от цели ГСН выдавала команду на переход в режим упреждения, и, если выполнялась атака подвижной цели, управление ракетой велось уже с учетом скорости корабля. Одновременно разблокировалось стопорное устройство антенны ГСН, оптическая ось которой в ходе наведения совмещалась с продольной осью ракеты, переходившей в пикирование на цель, и антенна вновь фиксировалась в этом положении. Ракета продолжала полого пикировать на цель, а на конечном этапе самонаведение отключалось во избежание «ослепления» собственным излучением, и стабилизация последнего режима поддерживалась с помощью автопилота до самого попадания.
Наведение противорадиолокационной КСР-11 осуществлялось комбинированным способом: РЛС противника обнаруживалась с помощью самолетной станции «Рица», определявшей дальность, азимут и режим работы объекта – частоту излучения, длительность и периодичность импульсов. Головка ракеты настраивалась по частоте излучения цели и брала ее на автосопровождение, после чего мог выполняться пуск. Во избежание срыва наведения при выключении РЛС цели первый этап полета осуществлялся с помощью автопилота, а с 40-й секунды при удалении от цели 30-40 км подключалась пассивная ГСН, выполнявшая наведение по курсу. Помимо обычной траектории возможен был режим, когда двигатель до 60-й сек. полето продолжал работать со стартовой тягой, и ракета шла с набором высоты. После того как угол между осью ракеты и направлением на цель по вертикали достигал 25 град., ракета переходила в пикирование с сохранением самонаведения по курсу и тангажу. Если цель «замолкала», ракета продолжала полет в прежнем направлении, сохраняя его в течение 25 секунд.
Комплексом К-11-16 оснащались почти полтора десятка авиаполков советской авиации, из них четыре – АВМФ. По сложившемуся порядку, первыми в феврале 1963 года начали освоение Ту-16К-16 экипажи инструкторского 540-го МРАП 33-го учебного Центра в Николаеве. Первые пуски боевых ракет были выполнены летчиками на полигоне на Каспии в период с 25 октября по 23 ноября 1963 года. Благодаря хорошей выучке и тренированности экипажей цели при этом обнаруживались с 200- 210 км, а на весь предстартовый цикл подготовки затрачивалось не более 2-3 мин. Радиус действия Ту-16 с ракетами К-11 или К-16 в «строевых» условиях составлял 1900-2000 км.
В следующем году к переучиванию приступил 12-й МРАП ВВС Бал- тфлота и 568-й МРАП ВВС Тихоокеанского флота. Еще один полк авиации ТОФ, 49-й МРАП, освоил новый комплекс в 1967 году. Экипажи ДА проходили подготовку на базе 43-го Центра в Рязани.