В 1979 г. появился вариант KC-135D, представлявший собой разоборудованный фото разведчик RC-135A. Буква D объяснялась тем, что по требованию военно-транспортной авиации (которой принадлежали RC-135A) самолеты имели рабочее место бортинженера, которого не было у КС-135А. Чтобы не увеличивать стоимость переделки, его решили оставить как есть и дать самолету новое обозначение.
В начале 80-х авиакомпании США стали обновлять свой авиапарк, и сотни Боингов 707-100Б/-300Б и Боингов 720Б. оснащенных двухконтурными ТРД Прэтт энд Уитни JT3D-3B тягой 8164 кгс, «отправили в отставку». Поэтому в 1982 г. военный филиал фирмы «Боинг» в Уичите предложил оснастить заправщики КС-135А этими двигателями (их войсковое обозначение — TF33-PW-102). По сравнению с прежними двигателями они на 30 % мощнее и па 14 % экономичнее, их уровень шума ниже на 85 %, а уровень эмиссии — на 90 %. Новый вариант получил обозначение КС-135Е.
Первоначальный контракт предусматривал переделку 18 спецмашин па базе С/КС-135; затем последовал второй контракт на доработку 104 заправщиков Резерва ВВС, 24 заправщиков авиации Национальной гвардии и еще пяти спецмашин. С этой целью ВВС приобрели множество вышеупомянутых авиалайнеров и перегнали их в Центр хранения и уничтожения авиатехники ВВС США (MASDC) па авиабазе Дэвис-Монтан, чтобы там «раскулачить». (Эта авиабаза в т. Тусон, ш тат Аризона, известна как «кладбище самолетов», куда пригоняют со всей страны снятую с вооружения авиатехнику для разделки на металлолом. Впрочем, многие самолеты просто стоят там на консервации до лучших времен.)
Одновременно с заменой двигателей и пилонов у КС-135Е заменяли горизонтальное оперение — более мощные двигатели требовали установки стабилизатора большего размаха по типу Боинга 707-320Б для улучшения продольной устойчивости. Модернизировали и бортовое оборудование — в частности, устанавливали новые пятидисковые колесные тормоза и антиюзовую систему МкII/МкIII.
Прототип КС-135К (борт 57-1496, зав. № 17567) 6* из 161-й заправочной авиагруппы «вступил в строй» 26 июня 1982 г. По состоянию на 1991 т. было модернизировано 186 самолетов. Переоборудование всего парка КС-135 Национальной гвардии США давало ежегодную экономию топлива 30 млн. л; кроме того, за счет большей экономичности новых двигателей КС-135Е способен отдать на 37 % больше топлива при боевом радиусе 2780 км и на 82 % больше топлива при боевом радиусе 4630 км. Такой же доработке подверглись и КС-1351), что никак не отразилось на их обозначении.
Одновременно с работами по КС-135Е началась программа модернизации КС-135А, принадлежащих Стратегическому авиационному командованию (САК) ВВС США. На этот раз выбор пал на ТРДД Си-Эф- Эм Интернэшнл CFM56-2B1 (войсковое обозначение F108-CF-100) тягой 9979 кгс, разработанный совместно американской фирмой «Дженерал Электрик» и французской СНЕКМА. Модернизированный самолет получил обозначение KC-135R (от слова re-engined — с новыми двигателями); ранее это же обозначение носил комбинированный заправщик- разведчик, о котором речь пойдет дальше. 7*
Кроме новых двигателей, были и другие изменения. Двигатель CFM56 имеет воздушный запуск, поэтому в грузовой кабине установили две вспомогательные силовые установки (ВСУ) фирмы «Турбомах» с убийственно длинным обозначением T-62T-40LCI.L-2. Их сдвоенные сопла были выведены па левый борт за крылом, и эта «двустволка» сразу бросалась в глаза. Дублирование ВСУ позволяло запускать двигатели попарно, сокращая время подготовки к вылету по тревоге. Воздух для ВСУ поступал через входной люк экипажа (!!), поэтому запуск их в воздухе был невозможен.
Как и в случае с КС-135Е, для улучшения продольной устойчивости поставили увеличенный стабилизатор. Кессон крыла и шасси пришлось усилить, поскольку новые двигатели были примерно на 1270 кг тяжелее. Доработки коснулись также электросистемы, гидросистемы и системы управления.
Прототип KC-135R (борт 61-0293, зав. № 18194), снабженный длинной заостренной приборной штангой на носу на время испытаний, поднялся в воздух Л августа 1982 г. В ходе испытаний этот бывший ретранслятор КС-135А, снабженный топливоприемником над пилотской кабиной, заправлялся от КС-135А с номером 62- 3556. Первые «серийные» КС-135 R были возвращены 384-му авиакрылу заправщиков (авиабаза Макконнелл) в июле 1985 г. Доработку выполнял военный филиал фирмы «Боинг» в г. Уичита, штат Канзас; по состоянию на 1991 г. было модернизировано 269 машин.
C-135F французских ВВС (кроме одного разбитого экземпляра) также были доработаны по этому стандарту и стали называться C-135FR. Первый из них прибыл в Уичиту 12 июня 1985 г., поступил на летные испытания 3 августа и был возвращен владельцу 26 августа.