Как уже говорилось, магистральный путь развития Ту-144 виделся в оснащении его перспективными бесфорсажными двигателями РД-36-51А. Их экономичность позволяла достичь дальности, достаточной для организации беспосадочных полетов в Хабаровск. Разработка этого двигателя была задана Рыбинскому КБ моторостроения, руководимому П.А.Колесовым, решением ВПК №362 от 22 октября 1967 г. А 18 декабря следующего года, т.е. еще до взлета «нулевки», ВПК принимает решение на разработку серийного варианта Ту-144 с этим двигателем. Для ускорения его внедрения было предложено переоборудовать один из строившихся в Воронеже серийных Ту-144, установив на нем новые двигатели и необходимые системы. Несмотря на то, что такая возможность закладывалась еще при проектировании серийного варианта самолета, на практике пришлось разрабатывать новые воздухозаборник, мотогондолу, противопожарную систему, полностью изменить в районе двигателей монтажи топливной, масляной, гидравлической систем и системы кондиционирования воздуха. Этот самолет, который стал называться Ту-144Д (дальний) и получил бортовое обозначение СССР-77105, совершил первый полет 30 ноября 1974 г. (командир экипажа -А.И.Вобликов).
Надежды на успех этой модификации сочетались с разочарованием от неудовлетворительного хода испытаний Ту-144 с двигателями НК-144А, и постепенно в качестве основного варианта самолета стал восприниматься именно Ту-144Д. Отражением этой тенденции стал выход 26 июля 1974 г. Постановления ЦК КПСС и Совмина №533-186 «О постройке улучшенного варианта самолета Ту-144 с двигателями «РД» и поставке таких самолетов МГА», а также решения ВПК №312 от 28 ноября 1976 г, задававшего Воронежскому заводу постройку партии из 6 самолетов Ту-144Д. В феврале следующего года состоялась макетная комиссия по кабине экипажа Ту-144Д и системам, отличным от самолета с двигателями НК- 144А. С учетом ее выводов еще целый год шла разработка и передача в Воронеж техдокументации на измененные элементы конструкции и систем. В мае 1978 г. министры МАП и МГА, а также председатель Госавиарегистра СССР утвердили «Решение о порядке проведения совместных государственных испытаний самолета Ту-144Д».
Однако испытания и этого варианта Ту-144 не заладились. Причина традици-онна для советского авиапрома - отставание от графика доводки двигателей. Первые образцы РД-36-51А, более-менее соответствующие ТЗ, появились только в конце 1978 г. А все попытки проводить испытания на недоведенных двигателях провалились. Так, за весь 1977 г. на Ту-144Д было выполнено всего 18 полетов. Но конструкторы не теряли оптимизма - постройка основного самолета, на котором планировалось завершить Госиспытания, сер. №06-2 - вскоре должна была подойти к концу.