與此同時，圖-160М2戰略轟炸機的航電系統也進行了全面升級，計劃采用全新的玻璃化座艙和來自蘇-57第五代殲擊機技術的無線電電子對抗系統。俄羅斯無線電電子技術集團在2015年宣布，改進型轟炸機圖-160М2的機載設備將在2020年研制完成。現有的“視野-К”型機載雷達將被“掩體”公司研制的“新律”系列新型雷達所取代，烏里揚諾夫斯克儀器制造設計局正在為圖-160М2研制一款帶液晶顯示器的新駕駛艙。
該機還將配備帶有莫斯科機電與自動化研究所研制的БИНС-СП-1型慣性系統的НО-70М型導航系統、無線電電子技術集團研制的АНС-2009М型天文導航系統和新型導航計算機以及ДИСС-021-70型導航雷達、А737ДП型衛星導航接收器、АБСУ-200МТ型自動駕駛儀、С-505-70型通信系統等其他航電系統。機上計劃安裝的“多面堡-70М”型機載自衛系統則是專為圖-160М/М2全新研制的，“庫倫”研究所正在為該機研制新的БКР-70М型敵我識別系統。
圖-160М2戰略轟炸機將配備先進的玻璃化座艙
2018年12月29日，喀山飛機廠將一架出廠于2003年的圖-214客機（序列號：42305007，工廠編號：507，登記號：RA-64507）改裝為圖-214ЛМК飛行實驗室（登記號：64507）開始試飛。該機被圖波列夫公司用于測試圖-160М2戰略轟炸機以及俄羅斯新一代戰略轟炸機（未來遠程航空兵系統）的新型雷達，因此在機頭處加裝了特別的錐形整流罩。
用于對圖-160М2戰略轟炸機和未來的新一代戰略轟炸機所用的雷達進行測試的圖-214ЛМК飛行實驗室
武器系統方面，新造的圖-160М2有望裝備在研的新型遠程飛航導彈。2017年4月，俄羅斯國家航空系統研究院科研主任葉夫蓋尼•費多索夫曾表示，圖-160М2轟炸機將具備攜帶代號為Х-БД的新型超遠程飛航導彈（БД代表“遠程”）的能力。目前，該導彈的相關射程數據暫未公開。但可以相信的是，Х-БД的射程要比其前身Х-101空射飛航導彈的3000千米射程要遠得多。
此外，俄國內還在為圖-160М/М2以及未來遠程航空兵系統研制另外兩款導彈，包括低可探測性的Х-СД型中程飛航導彈（СД代表“中程”）和飛行馬赫數高達6的ГЗУР型導彈。前者由彩虹設計局研制，這是一款使用Х-101導彈制導系統的亞聲速導彈，但其彈體尺寸更為適中，類似于美國的AGM-158聯合空對面防區外導彈（JASSM）。彈載制導系統包括在巡航段上使用的具有GPS/“格洛納斯”衛星導航系統校正的慣性導航系統，還裝有在末端制導段使用的“反射”型光電制導系統。
圖-160空投KH-101巡航導彈打擊IS
代號為“產品715”的Х-СД中程飛航導彈的研發工作始于20世紀90年代，但已暫停數年。該型導彈長約6米，重約為1600千克，可以安裝在一個6發的旋轉彈架放入圖-22М3和圖-95МС轟炸機的內置彈艙中，圖-160М/М2則能夠通過內置彈艙的2部旋轉彈架攜帶最多12枚Х-СД導彈。其動力為1臺鄂木斯克發動機設計局研制的小型發動機（產品37-04），戰斗部重350千克，射程可達1500千米。導彈的外形由幾個傾斜的平面組成，從而降低了雷達可探測性。
圖-160彈艙特寫，其機腹有2個縱向分布的彈艙，每個彈艙可容納6枚KH-55空射巡航導彈，總載彈量為45噸
圖-22M3內部彈艙特寫，內部彈艙最大載重12噸，常見掛載方案為12枚FAB-250高爆航空炸彈；翼下掛載總重約12噸
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