В 1956 г. на втором опытном М-4 отрабатывалось применение самолета в качестве торпедоносца, действующего против крупных морских целей, что значительно расширяло область боевого применения машины. Следует заметить, что в дальнейшем «морская , тематика» стала одной из главных для всех отечественных тяжелых бомбардировщиков, однако их основным оружием стали не торпеды, а противокорабельные ракеты.

Из-за недостаточной экономичности двигателей АМ-3 первые серийные бомбардировщики не показали требуемой межконтинентальной дальности (вместо 9500 км практическая дальность полета самолета М-4 с нормальной бомбовой нагрузкой 5000 кг составляла лишь 8500 км). Требовались работы по дальнейшему повышению ЛТХ бомбардировщика. Одним из путей решения возникших проблем была установка на самолет новых, более экономичных двигателей. В ОКБ были выполнены компоновочные работы и соответствующие расчеты вариантов самолета с двумя ТРД ВД-5 В.А. Добрынина, четырьмя и шестью АЛ-7 A.M. Люлька и четырьмя АМ-ЗФ А.А. Микулина (в частности, с четырьмя АЛ-7Ф самолет должен был иметь практическую дальность с 5000 кг бомб 12 000 км и потолок над целью 14 000 м). В 1956-57 гг. на самолет М-4 установили двигатели РД-ЗМ5, созданные под руководством П. Зубца. В дальнейшем их заменили на ТРД РД-ЗМ- 500А с тягой на максимальном режиме 9500 кгс, а на «чрезвычайном» режиме – 10 500 кгс. С новой силовой установкой самолет развил максимальную скорость 930 км/ч на высоте 7500 м и достиг потолка 12 500 м.

Бомбардировщик ЗМ (вид сзади)