Работы по модернизации ТБ-3 продолжались и в 1935 году: на самолете установили новые двигатели М-34РН (с центробежными нагнетателями) мощностью 840 л.с. В ходе последнего этапа совершенствования бомбардировщик оснастили форсированными двигателями М-34ФРН (950 л.с. на высоте 5000 м), позволившими выжать 288 км/ч, ввели консольные топливные баки, подкрыльевые башни заменили «кинжальной» установкой в люке фюзеляжа, улучшили местную аэродинамику, произвели изменения в органах управления. В таком виде в 1936–1937 годах завершился серийный выпуск. От машины взяли все. Для кардинального улучшения характеристик требовалось переходить на новый тип самолета с гладкой обшивкой и убирающимися в полете шасси.

ТБ-3 у нас называют «первым в мире свободнонесущим монопланом-бомбардировщиком с двигателями, установленными в ряд по размаху в носке крыла». Правда, первым был все тот же Гуго Юнкерс. Просто немцам запрещалось строить военные машины, и свободнонесущий цельнометаллический моноплан с четырьмя двигателями мощностью по 800 л.с., установленными в ряд в толстом крыле, поднявшийся в воздух в ноябре 1929 года, служил у них пассажирским самолетом. А вот японцы, купив лицензию на «Юнкерс» G38, превратили его в полноценный бомбовоз. Он весил 23 000 кг, летал со скоростью 200 км/ч, дальность полета достигала 3400 км, потолок – 3700 м. Вооружение состояло из 11 турельных пулеметов и 3000 кг бомб. Экипаж 10 человек. В течение 1931–1934 годов фирма Мицубиси поставила военно-воздушным силам «милитаристской» Японии шесть тяжелых бомбардировщиков марки Ki-20. В миролюбивой Советской стране ТБ-3 на пике производства делали по штуке в день и до весны 1938 года построили 818 самолетов (каждый стоил четверть миллиона рублей) различных модификаций. Заметим, что это – результат недовыполнения стахановских планов, вообще-то намечалось иметь 1440 «воздушных линкоров».

Крупносерийная постройка самолетов такого класса потребовала совершенно новой организации производства, освоения новых технологических процессов и формирования отряда высококвалифицированных инженеров и рабочих.

Конструкторы научно-технического отдела завода № 67 в 1931–1933 годах разработали линейку фугасных авиабомб (ФАБ) калибра 50, 100, 250, 500, 1000 и 2000 кг. Началось производство осколочной ОАБ-20 и бронебойной БРАБ-220, переделанных из артиллерийских снарядов.

С принятием ТБ-3 на вооружение советских ВВС началось формирование дальней бомбардировочной авиации.

Самолет принимал участие во многих боевых делах, но самой эффектной страницей в биографии ТБ-3 был налет группы бомбовозов с аэродрома Ханькоу на остров Кюсю, состоявшийся 20 мая 1938 года. Шестерка ТБ-3 с китайскими опознавательными знаками, форсировав Восточно-Китайское море, гордо проплыла ранним утром над портами и военно-морскими базами Сасебо, Нагасаки, Фукуока и, сбросив на головы остолбеневших японцев миллион листовок, «клеймящих позором милитаристов, развязавших войну в Китае», гордо удалилась. Согласно официальной версии, эскадрильей командовал герой китайского народа подполковник Сюй Хуаншэнь, в миру старший советник по авиации, чистокровный хохол, комдив Г.И. Тхор. Пощечина, отвешенная Токио, прозвучала на весь мир. По окончании операции военный министр гоминьдановского правительства объявил, что самолеты китайских ВВС ни в чем не уступают японским и в состоянии разбомбить любые цели на любом из островов Японского архипелага.

Есть странность в том, что подробности этого рейда до сих пор неизвестны. Может, это были не китайские самолеты, может, не ТБ-3, а возможно, и взлетали они не с китайского аэродрома…

В то время считалось, что для бомбардировщика скорость не столь важна, главное – чтобы бомб брал побольше. Поэтому военные товарищи требовали от конструкторов разработки бомбовозов с грузоподъемностью 25 тонн и размахом крыльев порядка 100 м. Развитие сверхтяжелых самолетов шло по пути увеличения размеров при неизменной общей схеме и почти постоянной удельной нагрузке на крыло. В 1933 году путем удвоения площадей и массы Туполев из ТБ-3 создал шестимоторный «линкор 1 класса» ТБ-4 (АНТ-16), весивший 33 тонны. Он должен был нести в бомбовых отсеках до 10 тонн бомб в разных комбинациях, летать на высоте 7000 м, развивать скорость 250 км/ч. Экипаж состоял из 12 человек.

«ТБ-4 заставил забыть и о характере, и о привычках, – вспоминал летчик-испытатель П. Стефановский. – Он просто потрясал! Человек среднего роста свободно расхаживал не только в фюзеляже, но не пригибался и в центральной части крыла. Оборудование чудовищной машины напоминало небольшой промышленный комбинат. Имелась даже самая настоящая малогабаритная электростанция для автономного энергопитания всех самолетных агрегатов».

Самолет, «в виду неудовлетворения тактико-технических требований», на вооружение не приняли, но затею не оставили.

Дальнейшим развитием был гигантский аэроплан АНТ-20 «Максим Горький». По конструкции это был ТБ-4, еще более выросший в размерах. Его максимальный взлетный вес составил 53 тонны, размах крыла – 63 м, длина фюзеляжа – 32,5 м. На самолете было установлено восемь двигателей М-34ФРН мощностью по 900 л.с. Причем два двигателя вынесли в тандемную установку, располагавшуюся сверху фюзеляжа. Экипаж состоял из 8 – 10 человек, комфортабельный пассажирский салон был рассчитан на 72 человека. Жилые помещения занимали площадь более 100 кв. м. В военном варианте предусматривалось следующее вооружение: шаровая башня с пушкой «Эрликон» и перекатная турель под ту же пушку; Тур-5, Тур-6 (хвостовая) и кинжальная установка – с пулеметами ДА, предкрыльные и закрыльные башни с пулеметами ШКАС, авиабомбы. К счастью, построили всего два экземпляра.

Практически одновременно в 1933 году самобытным авиаконструктором К.А. Калининым в Киеве был построен самолет-гигант К-7, представлявший собой эллиптическое крыло толстого профиля размахом 53 м и площадью 452 кв. м, от которого шли две хвостовые балки, несущие горизонтальные и вертикальные оперения с механизмом поворота. В крыле располагались помещения для людей и грузов. На самолете установили семь двигателей М-34.

К-7 проектировался как многоцелевая машина гражданского и военного применения. Пассажирский вариант предусматривал размещение в крыле «аэробуса» 120 мест для пассажиров и их перевозку на расстояние до 5000 км. Военный вариант представлял собой «летающую крепость», имевшую до 12 огневых точек – 8 пушек калибра 20 мм и 8 пулеметов. Для доставки стрелков к двум хвостовым пулеметам была сконструирована специальная электротележка, передвигавшаяся по тросам внутри хвостовой балки. Бомбардировочное оборудование размещалось в крыле, а для облегчения веса балки бомбодержателей включили в несущую конструкцию крыла. Запас бомб колебался в зависимости от дальности использования от 10 до 16,6 тонны. Использование подвесных баков гарантировало дальность полета в 2400 км с бомбовой нагрузкой в 6 тонн. Десантный вариант самолета рассчитывался на 112 парашютистов. Рассматривались возможности транспортировки между тележкой шасси танка весом 8,4 тонны или другой сбрасываемой на парашютах техники. Однако после катастрофы с опытным экземпляром проект законсервировали и вскоре закрыли.

Но и это не предел. Слушатели Военно-воздушной академии под руководством профессора С.Г. Козлова строили летающее крыло площадью 600 кв. м, оснащенное «агрегатом товарища Дзюбы»: шесть пар спрятанных в крыле двигателей передавали вращение на шесть вертикальных валов, которые в свою очередь раскручивали шесть установленных на колоннах огромных винтов. Кроме доставки по назначению бомбового груза, «Гигант», заказанный самим М.Н. Тухачевским, предполагалось использовать для перевозки танков. Для загрузки бронетехники у него («Гиганта») имелась опускаемая платформа, являвшаяся частью крыла.