Все грандиозные планы содания бомбардировщиков-гигантов писались «от желаемого». В задания вписывались несуществующие моторы, оборудование и вооружение. ВВС требовали авиационные пушки и крупнокалиберные пулеметы, а отечественные образцы их отсутствовали. Огромные размеры самолетов требовали применения электромеханических или гидравлических приводов, но здесь делались лишь первые шаги. Мощные авиамоторы не производились и все попытки их создания заканчивались неудачами. Не было подходящего электрооборудования, радиостанций, многих приборов. Приходилось завозить из-за границы легированные стали и легкие сплавы, подшипники и прицелы. На наших заводах не было цехов, где можно было собирать гигантские самолеты, не было оборудования для изготовления их узлов.

В стране ощущалась острая нехватка квалифицированных специалистов, многие отрасли промышленности значительно отставали от мирового уровня. Не случайно на ТБ-4 и К-7 колеса американские, покрышки — английские, прицелы — немецкие, пушки — швейцарские...

Не стоит говорить уже об астрономической стоимости создания флота сверхтяжелых бомбовозов. Каждый из них стоил столько же, сколько несколько эскадрилий истребителей или легких бомбардировщиков. Но ведь требовались не только сами самолеты, но и новые аэродромы, масса специального оборудования для обслуживания машин, мощные топливозаправщики, огромные ангары, ремонтная база плюс подготовка личного состава, способного все это по- настоящему использовать.

К 1935 г. приоритеты в оснащении ВВС самолетами постепенно изменились. Интерес к тихоходным гигантам пропал. Туг складывались сразу несколько факторов. Во-первых, тогдашний уровень развития самолетостроения и особенно моторостроения не мог обеспечить гигантским бомбардировщикам приемлемых летных данных. Во-вторых, немаловажен был экономический фактор. Армада бомбовозов обошлась бы в огромные деньги, но еще больше пришлось бы затратить на оборудование аэродромов и специальную технику. В условиях постоянной нехватки ВВС бюджетных ассигнований, резонно было отказаться от столь непомерных расходов. Так что фактически единственным результатом стремления вооружить целые бригады огромными бомбовозами стало крупносерийное производство ТБ-3.

В середине 30-хгодовего продолжали постепенно модернизировать. Поднять потолок должны были моторы М34- РН с приводными центробежными нагнетателями. Применение наддува обещало существенно повысить высотные характеристики машины. Но серийное производство таких машин началось только в 1936 г. При этом заменой двигателей не ограничились. Пропал характерный уступ носовой части фюзеляжа. Размах крыла увеличился более чем на два метра. От парных тележек перешли к большим тормозным колесам диаметром 2 м. Моторы получили новые капоты и радиаторы. Но винты по-прежнему были деревянными и фиксированного шага, что уже являлось архаичным.

Оборонительное вооружение ТБ-ЗРН складывалось из двух экранированных турелей Тур-8 — одной сверху и одной в носовой части. Они закрывались полусферическими куполами из оргстекла на металлическом каркасе. В каждой из них стоял пулемет ШКАС. Третий такой же пулемет размещался в кормовой установке. Там Тур-8 не имела экрана, но при необходимости прикрывалась раздвижным козырьком, секции которого складывались подобно панцирю на хвосте рака. Четвертый ШКАС на турели Тур-7 стрелял в люк в днище фюзеляжа.

Ассортимент бомбового вооружения самолета существенно расширился — от мелких «зажигалок» ЗАБ-1 по килограмму весом и 8-кг осколочных АО-8М2 до двухтонной АФ-2000. Бомбы менее 50 кг укладывались в кассеты РРАБ. ТБ-ЗРН мог нести химическое вооружение — четыре выливных прибора ВАП-500 и два ВАП-6К. Для их подвески на балки бомбодержателей крепились специальные мосты. Обогатилось оборудование машины. В частности, на бомбардировщике появилось переговорное устройство СПУ-7.

На 1936 г. ВВС заказали 185 ТБ-ЗРН. Фактически подготовка к их выпуску велась уже с середины 1935 г. и завод лишь ждал окончательного утверждения эталона. На 1 сентября 60 машин уже состыковали и на 20 из них установили моторы. Но на бомбардировщиках не хватало винтов, колес, бомбодержателей. Самолет считался особо важным для ВВС наряду с СБ, поэтому на стол к Алкснису ежедневно ложились сводки о состоянии производства и приемке готовых машин. На 1 февраля 1936 г. на заводской аэродром вывели уже 82 ТБ-ЗРН, на которых производили различные доделки. 27 февраля три первых машины облетали, а уже 3 марта они отправились в Монино на войсковые испытания.

К 7 июня 1936 г. 18 самолетов отправились в различные строевые части. Приоритет в получении новых бомбардировщиков получили 23-я тбаб в Монино, где велись войсковые испытания, и части ВВС ОКДВА. На Дальний Восток самолеты опять гнали по воздуху. Осуществляла это мероприятие сводная эскадрилья 26-й тбаб, прошедшая переподготовку в Москве. Самолеты, отправлявшиеся на Дальний Восток, комплектовали пеленгаторами АПР-1 или АПР-3.

Несколько последних машин выпуска 1937 г. получили еще более мощные моторы М-34ФРНВ (1050/1200 л.с.). На последних сериях ТБ-3 внедрили дополнительные бензобаки в консолях, несколько улучшили аэродинамику, усовершенствовали систему управления и оборудование, в частности, смонтировали переговорное устройство СПУ-7Р и УКВ-радиостанцию РЭС. Машины с моторами М-34ФРН отличались округленными законцовками стабилизатора, развитыми зализами между крылом и фюзеляжем.

Но время медлительных гофрированных бомбовозов окончательно ушло. Модификация ТБ-3 с М-34ФРН явилась вершиной совершенствования ТБ-3, но к этому времени самолет уже начал устаревать. В мире появились представители нового поколения тяжелых бомбардировщиков — высотных и скоростных. В декабре 1936 г. на испытания вышел АНТ-42 (ТБ-7, позднее Пе-8), в том же году в США создали Боинг 299, будущую «Летающую крепость». На этом фоне гофрированная обшивка, неубирающееся шасси и открытая пилотская кабина выглядели анахронизмом.

С 1937 г. ВВС начали получать дальние бомбардировщики ДБ-3. Годом позже они уже заняли заметное место в парке бомбардировочной авиации, постепенно вытесняя ТБ-3.

Но медлительные гиганты еще долго состояли на вооружении. В 1937 г. их впервые использовали в настоящих боевых действиях. Это произошло во время секретной операции Красной армии в Синьцзяне. Самолеты взяли из Забайкалья, экипажи тоже, но маскировались они под китайские. Их использовали как военно-транспортные и бомбардировщики, но поодиночке или парами, только днем.

Годом позже ТБ-3 приняли участие в массированном налете, после которого Красная армия перещла в наступление у озера Хасан. Это был единственный случай, когда им довелось действовать так, как предполагалось — большой группой, в плотном строю, днем. Для психологического эффекта на занятую противником сопку Заозерную сбросили бомбы ФАБ-1000.

На Хал хин-Голе ТБ-3 бомбили уже только ночью. Им ставили задачу не разрушать, а изматывать противника в темное время суток. В войне с Финляндией зимой 1939— 1940 годов эти машины работали больше как транспортные, нежели как бомбардировщики. Даже в условиях полного господства в небе советской авиации, количественно намного превосходившей финскую, летали неторопливые ТБ-3 в основном ночью.