К 1955 году система Ту-16КС уже не соответствовала уровню оборонительного зенитного вооружения вероятного противника. Дальность пуска «КС» находилась в пределах зоны поражения создаваемых в США корабельных зенитных ракет «Тейлос». А скорость ракет была на уровне реактивных истребителей, что способствовало их раннему перехвату.
По этому поводу командующий авиацией ВМФ Е. Преображенский сообщал в ГКАТ:
Из-за низкой скорости «Комета» могла легко перехватываться палубными истребителями вероятного противника. Но свою главную роль Ту-16КС сыграл. На них учились и набирались опыта эксплуатации экипажи авиации ВМФ, чтобы на рубеже 1950–1960 годов перейти на новую технику.
Ту-16КС не довелось участвовать в реальных боевых действиях, но часть их из состава авиации ВМФ в конце 1950-х годов поставили в Индонезию дружественному режиму генерала Сухарто, а в начале следующего десятилетия – и в ОАР.
Комплекс Ту-16КС заложил основы применения крылатых ракет на флоте, но быстрое развитие средств корабельных средств ПВО заставило искать пути совершенствования наступательного вооружения ракетоносцев. Требовалось новое оружие, рассчитанное на некоторую перспективу.
В 1955 году совместным постановлением Совета Министров СССР и ЦК КПСС ОКБ-155 обязали создать систему реактивного вооружения класса «воздух – земля» К-10 («Комета-10» или «Луга-С») для перспективного сверхзвукового носителя Ту-105, но затянувшаяся разработка как самолета, так и ракеты привела к быстрому моральному старению последней. Чтобы работа не пропала даром, летом 1958 года К-10 предложили установить на Ту-16, и не ошиблись. Комплекс Ту-16К-10 оказался одним из самых «долгоживущих».
Как и предшественник, Ту-16К-10 предназначался для поражения надводных кораблей, но водоизмещением свыше 10 000 тонн. Радиус действия системы задавался в пределах 1600–2000 км. Самолетная аппаратура с дальностью обнаружения 250–180 км должна была обеспечить пуск К-10 на удалении 200–160 км от цели при скорости носителя 700–800 км/ч на высотах 5000–11 000 метров. Носитель не должен был подходить к цели ближе 100 км. Этим же документом вес ракеты ограничивался 4400 кг, а дополнительной аппаратуры носителя – 1200 кг.
По сравнению с бомбардировщиком на носителе кабину штурмана-навигатора перенесли на рабочее место штурмана-оператора и сняли станцию РПБ-4. На их месте расположили двухканальную станцию ЕН. Антенна канала цели размещалась в носовом, а канала ракеты – в подфюзеляжном обтекателях.
За счет снятия топливного бака № 3 удлинили грузовой отсек, что позволило, «утопив» в него ракету К-10С, снизить лобовое сопротивление системы в совместном полете. В грузовом отсеке установили балочный держатель БД-238, дополнительный бак № 20, вмещавший 500 кг топлива для дозаправки в полете ракеты и гермокабину оператора станции ЕН. Одновременно увеличили электрическую мощность энергоустановок носителя.
БД-238 имел два положения – верхнее для полуутопленного размещения ракеты в крейсерском полете и нижнее – для пуска К-10С. Летные испытания системы начались весной 1958 года на полигоне 6-го ГосНИИ ВВС в Ахтубинске, и до конца года выполнили пять пусков. Следует отметить, что первые ракеты испытывались в автономном режиме без самонаведения. Полностью же снаряженные К-10 начали испытываться лишь в следующем году.
В соответствии с декабрьским 1958 года постановление правительства предписывалось комплектовать Ту-16К-10 двигателями РД16–15. Однако этого не произошло, и на машины устанавливали двигатели РД-3М-50 с режимом чрезвычайной тяги. С 1960 года комплекс Ту-16К-10 с ракетой К-10С стал поступать в войска. Постановлением правительства от 12 августа 1961 года его приняли на вооружение. В отличие от предшественника, он позволял без взаимных помех системам наведения применять в залпе до 18 ракет с одного или нескольких направлений.