B-36F与B-36D的主要区别就是换装了3800马力的普惠R-4360-53发动机，单台功率增加了300马力。B-36F还改进了雷达和电子对抗设备，采用K-3A轰炸/导航系统和APG-32尾炮火控雷达，此外还增加了箔条干扰弹投放器。该机的最大速度增加到671千米/时，标准战斗全重时的实用升限13410米，战斗全重119900千克。
RB/B-36F换装了3800马力的普惠R-4360-53发动机
1950年11月18日第一架B-36F 49-2669首飞，1951年3月该机交付空军，但是直到8月才进入战略空军服役。
一开始B-36F的R-4360-53发动机并不能完全让人满意，存在扭矩压力过大，地面散热不良以及起火问题。不过这些问题都迅速得到了解决。
34架B-36F中的最后一架在1952年10月完工，不过数月后才交付美国空军。
美国空军还订购了24架B-36F的远程侦察型号——RB-36F，1951年接收了首批4架，余下的在1951年8月~12月间交付。RB-36F与RB-36D类似，不过具有B-36F的改进型发动机和航电，以及自卫武器火控系统。在RB-26F服役生涯的最后阶段，由于美国空军装备了更先进的侦察机，所以RB-36F转为执行战斗任务。RB-36F经过改装后保留1号弹舱的侦察相机，拆除了2号~4号弹舱的所有侦察设备和电子对抗设备，恢复挂弹能力，4号弹舱的电子对抗设备后移至后机身内部。
1954年，一些B-36F进行了减重改装，部分是第二阶段减重，其余是第三阶段减重。第三阶段减重取消了除尾炮塔之外的所有自卫武器以及大部分火控设备。
一架B-36F 49-2677被改装成XB-58载机，该机加强了机身和机翼结构，可在弹舱位置挂载一架B-58轰炸机。
B-36F 49-2677挂载B-58机身模型升空测试，这是一个寄生方案，用以提高B-58超音速轰炸机的航程
一架B-36F参加了战斗机运输机（FICON）概念的试验，编号GRB-36F。
GRB-36F的FICON实验
B-36H是B-36的主要生产型号，该机与B-36F基本相同，重新布置了乘员舱，增加了第二名飞行工程师。此外尾部雷达换成了AN/APG-41A，具有两个尾部天线罩，比B-36D/F的AN/APG-32性能更好。雷达组件移到增压舱内，所以能在飞行中对其进行故障排除和维修。B-36H的发动机与B-36F一样是6台R-4630-53和4台J47-GE-19。
B-36各型号机尾雷达罩的变化
1952年4月5日，B-36H首飞，12月该机开始交付，此时34架B-36F已经即将交付完毕。除了83架B-36H外，美国空军还订购了73架RB-36H远程侦察机，1952年上半年交付了23架，余下的在1953年9月前全部交付。最后空军共获得了156架RB/B-36H，成为B-36各型中生产数量最大的型号。
第28战略侦察中队的RB-36H 51-5748 1952年，一架RB-36在10060米高空飞行时因隔框破裂而坠毁，这导致了所有B-36在随后几个月中被禁止在7620米以上高度飞行。所有飞机完成隔框检查和维修后，禁令才被解除。
到50年代中期，64架B-36H完成了第三阶段的减重改装，在14325米高空飞出了681千米/时的成绩——成为最快的作战型B-36。
一架B-36H被改装成空中加油机。当时美国空军需要一种能比波音KB-29飞得更高更快的新型加油机来为喷气式飞机加油，于是在1952年2月授予康维尔一份合同，把一架B-36H51-5706改装为加油机。5月，该机改装完毕，月底就开始空中加油试飞，受油机是一架B-47。1953年1月，B-36H加油机安装了一套新的探管-锥套空中加油系统进行试飞。这种具有9名乘员的加油机可在12小时内被改回轰炸机构型，但美国空军并没有继续改装B-36H加油机，因为新的KC-97加油机已经开始服役，而且把B-29和B-50改装成加油机显然更经济。
安装在B-36H弹舱中的探管-锥套空中加油系统
1956年6月，缅因州罗林空军基地的第42联队开始从B-36H换装B-52。
B-36J是B-36最后一种生产型，在机翼外侧增加了两个油箱，内油增加了10486升，总载油量达137774升。B-36J还加强了起落架，起飞重量增加到186000千克。
1953年7月，YB-36J首飞，1953年9月，第一架生产型B-36J首飞。
最后14架B-36J实施了第三阶段减重（B-36J-III），机组减为13人，机身气泡舷窗改为平板舷窗。经过减重的B-36J能飞到14325米高度，在一些任务中甚至飞到了15240米。与之前的B-36在生产完再减重不同，这批飞机是在生产线上直接减重的。
实施了第三阶段减重的B-36J 52-2820，仅保留了尾炮塔
在第三阶段减重中，B-36J拆除了机鼻炮塔
美国空军共接收了33架B-36J，1954年8月14日，最后一架交付。
1954年8月14日，最后一架B-36J从沃斯堡起飞交付战略空军B-36J-III性能参数： 长度：49.42米
翼展：70.12米
高度：14.25米
翼面积：443.5平方米
空重：75,530千克
正常重量：119,318千克
最大起飞重量：186,000千克
发动机：4×通用电气J47涡喷，单台推力23.2kN；6×普惠R-4360-53“巨型黄蜂”，单台功率3,800马力
最大速度：672千米/时
巡航速度：370千米/时
作战半径：6,415千米
转场航程：16,000千米
实用升限：13,300米
爬升率：10.1米/秒
载弹量：33,000千克
“坏蛋”
1952年，美国空军授予康维尔一份合同，把3架B-36H（50-1085、51-5706、51-5719）改装成DB-36H贝尔GAM-63“坏蛋”空面导弹载机，“D”代表控制之意。
挂载一枚GAM-63导弹的DB-36H
“坏蛋”（Rascal）这一绰号实际上就是雷达扫描数据链（RAdar SCAnningLink）的缩写，即导弹的末制导系统的名称。安装在载机上“坏蛋”系统是由贝尔杭电、美国无线电公司、德州仪器联合研制的。
GAM-63是一种配备了核弹头的空面导弹，于1946年4月开始研制，目的是使轰炸机能在敌火力圈外发起核攻击，减少轰炸机暴露在敌火力之下的时间。该弹安装一台贝尔研制的液体燃料火箭发动机，有三个立式直列推力燃烧室，推力1814千克。导弹发射重量为5897千克，长9.45米，直径1.22米，最大速度2.95马赫，可携带1360千克重的核弹头飞行160千米。
GAM-63导弹 美国空军还计划把另外11架B-36也改装成DB-36H，GAM-63导弹以半埋的方式挂载在机腹。
但是空军在1955年决定使用B-47来发射GAM-63，于是DB-36的改装合同被取消。在新一代空射核导弹研发后，“坏蛋”也迅速过时。1958年9月9日，“坏蛋”项目被正式取消。
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