«Звено-СПБ» летом 1938 г. успешно прошло испытания. За принятие системы на вооружение высказался, в частности, маршал К.Е. Ворошилов. В октябре вышло постановление Наркомата обороны СССР о принятии «Звена-СПБ» на вооружение ВВС РККА и авиации ВМФ. Этим же постановлением Наркомат оборонной промышленности обязывался к 1 февраля 1939 г. подготовить для этих целей 40 самолетов ТБ-3 АМ-34РН (20 самолетов для ВВС РККА и 20 самолетов для морской авиации) и 80 самолетов И-16 (40 для ВВС РККА и 40 для морской авиации).

Однако работа по внедрению уже испытанной системы «Звено-СПБ» в течение всего 1939 г. так и не сдвинулась с места. Более того, первоначальный заказ на 40 носителей был уменьшен до 12 экземпляров, да и это количество авиазаводы, заваленные огромным планом по выпуску самолетов, отказывались выполнять. В июне 1940 г. начались испытания головной серийной системы с истребителями И-16 тип 24 с двигателями М-63. Всего оборудовали пять комплектов «Звено-СПБ», которые поступили на вооружение 2-й специальной эскадрильи 32-го истребительного авиаполка 62-й авиабригады ВВС Черноморского флота (место базирования – Евпатория). До конца года эскадрилья активно отрабатывала тактику применения нового вооружения, основными целями при этом были военные корабли. В январе 1941 г. командование флота, однако, охладело к этому необычному соединению, называемому здесь по имени командира эскадрильи «цирк Шубикова», и приказало демонтировать системы. Вернулись к ним только летом 1941 г., когда война была уже в разгаре.

С началом войны авиация Черноморского флота неоднократно наносила бомбовые удары по территории Румынии, одновременно с Германией, напавшей на Советский Союз. Основными целями являлись восемь крупных нефтеперерабатывающих заводов в окрестностях города Плоешти, которые покрывали более чем на треть топливные потребности люфтваффе и бронетанковых корпусов вермахта, а также железнодорожный мост через реку Дунай близ станции Чернаводы, в 60 км западнее Констанцы, под нижним настилом которого проходил нефтепровод Плоешти – Констанца.

Неоднократные попытки 63-й бомбардировочной бригады Черноморского флота, использующей бомбардировщики СБ и ДБ-3, разрушить мост успеха не имели. Было решено срочно восстановить системы B.C. Вахмистрова для последующего боевого использования. После того как 22 июля последовал приказ из Москвы о боевом применении, под руководством B.C. Вахмистрова были восстановлены три «Звена».

26 июля состоялся первый боевой вылет. Первый удар предполагалось нанести по портовым сооружениям Констанцы. Средь бела дня пара ТБ-3 подошла к румынскому берегу и на удалении 40 км отцепила четверку истребителей И-16, вооруженных двумя бомбами ФАБ-250 каждый. Отбомбившись по нефтеперегонному заводу, четверка И-16 благополучно покинула место удара и на повышенной скорости ушла в Одессу, а после дозаправки перелетела в Евпаторию.

Для нанесения удара по Чернаводскому мосту подготовили уже три комплекта «Звеньев», вылет их состоялся 10 августа в 3 часа ночи. По причине неисправности одно «Звено» вернулось на базу с середины пути, оставшиеся два «Звена» продолжали лететь к цели. В 15 км от берега истребители И-16 отцепились от носителей, после чего они с пикирования отбомбились по цели и в 6:40 утра совершили посадку на одесском аэродроме. 13 августа налет на мост повторили, на этот раз шестью пикировщиками. Все было как в предыдущем вылете, только время старта сместилось на полчаса. Атака состоялась в 5:50, пилоты отметили пять прямых попаданий, была полностью разрушена одна ферма моста. На обратном пути шестерка отштурмовала вражескую пехоту в районе Сулина, а в 7:05 приземлилась в Одессе. Далее последовала дозаправка горючим и перелет в Евпаторию.

Достигнутый успех возобновил интерес руководства ВМФ к системе «Звено-СПБ», количество их довели до пяти комплектов, однако дальнейшее переоборудование было ограничено недостаточным количеством самолетов ТБ-3 с двигателями М-34РН. Из имевшихся на флоте двенадцати таких машин пять были переоборудованы, а оставшиеся семь были оставлены для выполнения транспортных операций. 16 августа командующий Военно-морским флотом адмирал Кузнецов обратился к Сталину с просьбой о получении 10 таких бомбардировщиков от ВВС Красной армии. Однако потери этих тихоходных гигантов в первые месяцы войны были столь велики, что ТБ-3 так и не выделили.

17 августа шесть истребителей И-16, отцепившись от своих носителей, удачно разбомбили плавучий док в Констанце. В конце месяца пикировщики были использованы для уничтожения переправ через Днепр с целью сдерживания немецкого наступления. 28 августа два «Звена» взлетели с евпаторийского аэродрома и взяли курс в район Запорожья. На рассвете, в 30 км от города, истребители И-16 произвели отцепку. Налет был внезапным и точным, вся четверка без потерь ушла. 8 сентября «Звено-СПБ» во взаимодействии с истребителями охранения Як-1 разрушили переправу в районе Берислава, не обошлось без потерь – не вернулись один Як-1 и один И-16.

Последующие боевые действия «подвесок» проходили в условиях все более ухудшающейся для советской стороны боевой обстановки, поэтому их дальнейшее применение стало эпизодическим. Операции с использованием «Звена-СПБ» продолжались до осени 1942 г., но затем прекратились из-за большой уязвимости носителей ТБ-3. Всего было произведено более тридцати боевых вылетов, которые по своей высокой эффективности стали одними из наиболее удачных военных акций советской авиации.

В.С. Вахмистров предложил разработать новый вариант «Звена», в котором носителем выступал бы тяжелый бомбардировщик ТБ-7, а под крылом его размещались истребители ЛаГГ-3 или МиГ-3. Максимальный полетный вес всей системы (ТБ-7 + 2 истребителя с двумя ФАБ-250 каждый) не превышал 33 500 кг. Максимальная скорость 405–420 км/ч достигалась на высоте 6000 м при работе всех шести двигателей на номинальном режиме, дальность полета могла составить 1320–1450 км, а его продолжительность – 4,5–5 ч. При отцепке истребителей на середине пути боевой радиус «Звена» достигал 850–950 км. Однако в начале 1942 г. бомбардировщик ТБ-7 был снят с производства.

B.C. Вахмистров разработал дальнейшие варианты «Звена», у которых в качестве носителей предполагалось использовать летающую лодку ГСТ и опытную тяжелую летающую лодку МТБ-2 (АНТ-44), а в качестве подвесных истребителей – И-15бис, И-16, И-180, ЛаГГ-3, МиГ-3. Однако к тому времени массовое производство бомбардировщиков Пе-2 отчасти сняло проблему поражения малоразмерных целей с пикирования, поэтому от дальнейшего использования составных самолетов советские ВВС отказались.

Характеристики «Звено-СПБ»: экипаж – 8 человек, силовая установка – 4 х М-34ФРН мощностью по 900 л. е., размах крыла – 41,8 м, длина – 24,4 м, взлетный вес – 22 000 кг, максимальная скорость – 268 км/ч, дальность – 700 км, вооружение – 2 пулемета калибра 7,62 мм и 1000 кг бомб.

В 1936 г. в КБ-21 3-го Главного управления Наркомата оборонной промышленности под руководством Г.С. Васильева разработали проект подвесного гидросамолета ИС – «Альфа» МПИ (морской подвесной истребитель). Особенностью МПИ был втягивавшийся на подвижной ферме в фюзеляж поплавок. С убранным поплавком истребитель подвешивался под самолетом-носителем (ТБ-3, ДБ-3 или ТБ-7), после доставки в заданный район отцеплялся и выполнял задание, после чего возвращался на базу и совершал посадку на воду. Однако проект не реализовывался.