Drugi etap zakładał zwiększenie prędkości przechwytywania z 2000 km/h do 3000 km/h. Przystosowanie samolotu do przechwytywanie celów lecących również na dużych wysokościach, rzędu 23-25 km nad powierzchnią ziemi. Zwiększenie zasięgu wykrywania celów z 50 do 100 km. Kontynuowanie prac na zwiększeniem odporności głowicy pocisku rakietowego na zakłócenia. Poszerzenie zakresu pracy całego systemu przechwytującego w trybie autonomicznym i półautonomicznym. Trzeci etap prac miał za zadanie zwiększyć prędkość samolotu z podwieszonymi rakietami do 2100–2400 km/h, zwiększyć jego zasięg, przyspieszenie i skrócić rozbieg. Pierwszy etap prac miał oprzeć się na modernizacji będących w służbie Tu-128. Drugi i trzeci etap miał zostać zrealizowany już dzięki nowej konstrukcji, oznaczonej jako Tu-138Andrij Charuk, Ciężki myśliwiec przechwytujący Tupolew Tu-128, „Lotnictwo”, nr 4 (2023), s. 50–61, .