Zamiast bomb, podwieszanych na dwóch pylonach podskrzydłowych, można było przenosić wyrzutnie Mars-1 dla 8 niekierowanych pocisków rakietowych powietrze-ziemia S-5 kalibru 57 mm. Do 10 maja 1961 zbudowano 60 Limów-5M, które od listopada 1961 przekazano Wojskom Lotniczym i lotnictwu Marynarki Wojennej. Nie okazały się one jednak udane; grubsze skrzydła pogarszały ich osiągi i powodowały niestabilny pilotaż, podczas gdy zasięg samolotu się nie zwiększył z powodu stawianych przez nie zwiększonych oporów. Lim-5M uznano jedynie za wariant przejściowy i prowadzono dalsze prace, testując różne rozwiązania.
Od maja 1961 zbudowano 40 samolotów nowej wersji Lim-6. Wprowadzono na nich klapy szczelinowe z nadmuchem, lecz próby wykazały problemy ze zmodyfikowanymi w tym celu silnikami Lis-6 oraz ich pilotażem i samoloty te nie trafiły na wyposażenie lotnictwa. Ponadto, nadmuch wywierał niewielki wpływ na długość rozbiegu. W wersji tej wprowadzono ponadto spadochron hamujący w pojemniku u nasady steru kierunku. Ostatecznie, po dalszych pracach nad rozwojem samolotu, postanowiono zrezygnować z pogrubionych części skrzydeł, klap z nadmuchem, podwójnych kół i przyspieszaczy startowych i powrócić zamiast tego do jedynie w niewielkim stopniu zmodyfikowanego Lima-5, ze zwiększonym udźwigiem uzbrojenia.