战后传统螺旋桨和喷气式战机界线已经相当清晰，无极4测速特别是喷气式飞机在速度、升限等性能上实现全方位超越，同时战争期间美国B-29投下两枚原子弹也宣告了核威慑时代的到来。对此以美国、苏联、英国为首的主要航空大国，开始了第一代喷气式战略轰炸机的研制。
美国凭借航空大国技术优势，率先推出B-47“同温层喷气”战略轰炸机，英国则推出3V喷气式轰炸机（胜利者、勇士、火神）。战后综合实力已跃居世界第二的苏联自然不甘示弱，先后推出伊尔-28轻型前线轰炸机，以及图-16中型轰炸机。
从近到远，分别是英国制造火神、勇士、胜利者三款喷气式轰炸机，发动机翼根布局和图-16相当一致。具有减小阻力、翼下空间更大、单发失效对飞机偏航影响小等特点。
1955年，图-16轰炸机正式服役，采用悬臂中单翼带固定后掠翼布局（内翼41度、外翼37度），平尾和垂尾都带有喷气时代典型的后掠角。两台AM-3M涡喷发动机安装在翼根，载弹3吨航程可达6000千米，所有乘员都配套OKB-156型弹射座椅，以先上后下的方式进行全机组弹射。整体性能和上面提及的美国B-47、英国3V轰炸机相当，不过对于美苏来说超音速战略轰炸机才是发展趋势，随后双方埋头苦干先后推出B-58“盗贼”、图-22“眼罩”等，自此图-16中型轰炸机在苏联成了过渡机型。
回到中国，虽然航空事业起步较晚但战略眼光绝对不俗，很快就意识到世界航空发展的方向以及未来战略核威慑的重要性。1958年就从苏联引进图-16轰炸机，并于1959年开始第一次仿制尝试但不久后中断，大国航空不是一天可以打造成功，无极4平台靠谱吗？更何况当时零基础启动的工业体系完全可以理解。1964年图-16仿制工作重新启动，三年后安装了涡喷-8（仿自РД-3М发动机）的轰-6批量投产开始装备部队。
仿制成功的轰-6基本性能如下：实用升限1.3万米、最大平飞速度983千米/小时、最大起飞重量75吨、正常载弹量3吨（不考虑航程最大可达9吨）、最大航程约5500千米、作战半径2500千米。性能和仿制原型图-16基本一致，服役之后除常规战术应用外，在上世纪60年代我国核武发展取得突破后，成为三位一体核威慑中重要的空基轰炸平台。
如果以50年代的眼光看轰-6性能其实还不错，但到了上世纪70年代导弹技术发展迅猛，轰-6服役之后立刻就面临着落伍的客观现实。由于航程短、飞行速度慢、载弹量有限、突防能力弱，综合战场生存能力差，无奈之才只能勉强承担起“战略轰炸机”的使命。
1970年，服役仅一年空军和航空工业就开始考虑对它进行升级，考虑到一口吃不成大胖子，基于当时薄弱的工业基础决定先从发动机入手。换发以克服涡喷-8油耗高、发动机寿命短的问题，同时提升起降性能、扩大航程以满足远程战略轰炸的需求。
1970年初，172厂（西飞）提出一款轰-6改型方案，建议换装四台JT3D-3B涡扇发动机（波音707配套发动机）。7月27日航空工业上报改型具体方案，将原来两台涡喷-8发动机换成四台美制JT3D-3B涡扇发动机，其中两台安装在原翼根发动机舱，另两台分别吊挂在两侧机翼下方。换发后的轰-6动力更足、油耗更低、飞行速度更快，航程预计将从5760千米增加到7300-10000千米，而且对飞机的气动布局改变有限，成功的可能性非常大。
此时，420厂（成都发动机厂）正在试制涡扇-8（对JT3D-3B发动机测绘仿制），单台推力8165公斤曾用编号915，原计划作为运-10及轰-8配套动力。有了大推力发动机的支持，172厂对改型信心满满计划于1971年打造出样机，8月6日，国防工业领导小组批复同意改型方案，确定型号名称轰-6I。
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