Выявившиеся в ходе доводки В-2 изъяны заставили конструкторов ОКБ приступить к разработке проектов его модернизации сразу же после постройки первых опытных образцов. Уже в 1964 году в сборочном цехе завода №329 были изготовлены макеты двух модификаций В-2, рассчитанные на перевозку 10 пассажиров: Ми-3 - с увеличенным поперечным сечением фюзеляжа, задними грузовыми створками кабины и вынесенными наружу топливными баками в виде небольших крыльев-консолей, служивших также для крепления основных опор шасси, и В-20 - с удлиненным за счет вставки дополнительной секции фюзеляжем. К сожалению, расчеты показали, что мощности двигателей ГТД-350 недостаточно для достижения на этих машинах высоких летно-технических показателей. Поэтому в ОКБ М.Л.Миля начали рассматривать варианты замены ГТД-350 на более совершенные газотурбинные двигатели ГТД-550, ГТД-10, ГТД-3, Continental Т65 и Turbomeca "Astazou-14".