У Ту-134Ш-1 вместо радара РОЗ-1 был установлен Р-1 «Рубин-1Ш», закрытый увеличенным обтекателем. Ту-134Ш-2 оснастили РЛС «Инициатива- 1Ш» с дальностью обнаружения 220 км. В отличие от Ту-134Ш-1 у него был всего один аварийный выход – левый передний. Под корневыми частями крыла Ту-134Ш-1 крепились съемные бомбодержатели БД-360 для подвески восьми 120-кг практических бомб ПБ-120. На Ту-134Ш-2 стояли бомбодержатели МБДЗ-У6-68Ш, позволявшие нести 12 бомб ПБ-50-75. На обоих вариантах для контроля результатов бомбометания в хвостовой части фюзеляжа был установлен фотоаппарат АФА-БАФ-40Р. Сверху фюзеляжа крепились смещенные влево призмы астросекстанта БЦ-63 для навигации по звездам. Аппаратура связи включала в себя КВ-радиостанции Р-802В и Р-832 (Р-832М). На поздних машинах вместо ответчика «свой-чужой» СРО-2М «Хром» был установлен ответчик СРО-1П «Пароль». В салоне были оборудованы 13 мест курсантов, причем находившиеся в передней части салона были оборудованы аэронавигационными приборами и оптическим бомбардировочным прицелом ОПБ-15.
Ту-134Ш-1 поставлялись главным образом в Челябинское высшее военное авиационное училище штурманов, Ту-134Ш-2 – в Ворошиловградское ВВАУШ. Маршруты полетов могли проходить через несколько полигонов с разными условиями захода на цель. Нередко на бомбометание летали всем полком, и самолеты заходили на боевой курс с «карусели». Перед реальными полетами курсанты подолгу «летали» на тренажерах. Бывало, что заблудившиеся Ту-134Ш бомбили что ни попадя. Есть такая байка.
Однажды Ту-134Ш-1, уклонившийся на 20 км от боевого курса, вместо полигона вышел на машинно-тракторную станцию ка- кого-то колхоза, отметка от которой на экране РЛС была очень похожа на учебную цель. Командир не проконтролировал действия подчиненного. Дежурный по полигону, где вовсю шли «военные действия», тоже не разобрался в обстановке и, услышав доклад курсанта: «Цель в перекрестии, разрешите работу!» – дал «добро». Курсант нажал кнопку сброса и доложил: «Груз пошел». К счастью, время было обеденное, и на МТС остался только сторож, который, услышав свист бомб, мигом нырнул в укрытие: «Мать честная! Война!» Надо ли говорить, что скандал поднялся до небес, да еще колхоз выставил счет за ущерб. В другой раз отбомбились по железной дороге – бомбы легли аккурат за последним вагоном движущегося поезда. Доставалось от Ту-134Ш и птицефабрикам. В Челябинском ВВАУШ ходила шутка: если в столовой на обед курятина – значит, опять птицеферму «накрыли»…
Иногда Ту-134Ш служили для перевозки армейского начальства. Так, Ту-134Ш-1 (борт 01 красный) использовался отрядом космонавтов для сообщения между авиабазой Чкаловская и космодромом Байконур, пока в конце 1978 г. его не сменил Ту-134АК с тем же номером. В наши дни Ту-134Ш-2 (борт 02 синий) используется как «салон» на Тихоокеанском флотЈ ВМФ России, еще один (борт 551010 черный, зав. № 93551010) – Воздушными силами Украины.
В 1981 г на базе Ту-134Б был создан вариант Ту-134УБЛ (учебно-боевой для летчиков) Разработали его для подготовки пилотов ракетоносцев Ту-22М и Ту-160, а «сто тридцать четвертый» взяли за основу потому, что он близок к Ту-22М по взлетно- посадочным характеристикам. Облик «УБЛа» получился очень характерным. Длинный заостренный носовой обтекатель позаимствовали у Ту-22МЗ. отчего длина самолета увеличилась на 4,598 м. Этот «клюв» придавал машине довольно хищный вид. Однако под радиопрозрачным обтекателем находилась антенна не обзорно-прицельного радара ПНА. а метеолокатора РОЗ-1, т.к. машина предназначалась для обучения пилотированию и не нуждалась в боевой РЛС. Рабочие места летчиков оснастили приборными панелями, адаптированными к Ту-22МЗ. В салоне разместили 12 кресел для курсантов, узел внутрисамолетной связи и стеллаж для парашютов. Курсанты по очереди проходили подготовку на месте второго пилота. Половину окон салона и передние аварийные выходы упразднили за ненадобностью. Самолет планировали снабдить макетом заправочной штанги для отработки дозаправки в воздухе, но после подписания договора ОСВ-2 такие системы были демонтированы с Ту- 22М, и необходимость в соответствующем оснащении Ту- 134УБЛ отпала. В центроплане находились дополнительные баки (общий запас топлива – 14,4 т).