Уникальная для своего времени машина была создана бригадой В. Петлякова под руководством А. Туполева еще в 1930 году, а в 1932-м был начат её серийный выпуск. Один из самых больших в мире на тот момент самолет был способен поднимать до двух тонн бомбовой нагрузки – правда, вся она размещалась на внешней подвеске. Однако к началу 1940-х годов бомбардировщик с неубирающимся шасси и гофрированной обшивкой, летавший со скоростью до 300 (в позднем варианте ТБ-3РН – до 380) км/ч, не имеющий бронирования и вооруженный всего четырьмя пулеметами калибра 7,62 мм, уже явно устарел, что проявилось уже в ходе Зимней войны против Финляндии. Тем не менее на 22 июня 1941 года в строю все еще оставалось более 500 ТБ-3.

Уже в первые же дни войны с Германией ТБ-3 наносили удары по целям за линией фронта. Однако нехватка фронтовой авиации вынуждала использовать тяжелые бомбардировщики в тактических целях, для чего тяжелая, неповоротливая и слабовооруженная машина была откровенно не приспособлена. Подобные действия, к тому же без истребительного прикрытия, приводили к многочисленным потерям. Но в качестве ночных бомбардировщиков подразделения, оснащенные ТБ-3, к тому же, как правило, укомплектованные летчиками достаточно высокой квалификации, действовали сравнительно успешно вплоть до 1943 года. Кроме выполнений функций собственно бомбардировщика, ТБ-3 широко использовались для перевозок грузов и выброски десанта.

Использовался тяжелый бомбардировщик и более необычными способами. После начала войны были предприняты попытки практической реализации ряда идей, экспериментально отрабатывавшихся еще задолго до войны. Так, в составе 4 бап была создана Особая группа, предназначенная для применения ТБ-3 в качестве «летающих бомб», управляемых самолетом-наводчиком с помощью разрабатывавшейся в 30-х годах под руководством В. Бекаури[6] системы «телемеханического самолета» ТМС. Однако две попытки боевого применения – нанесения ударов по мосту через Волгу в районе Калинина и по железнодорожному узлу Вязьма – окончились неудачей. В первом случае старт самолета не состоялся, а во втором ТБ-3, оставленный экипажем, «отказался» подчиняться радиокомандам.

Более успешным стало применение «звена Вахмистрова», предназначенного для уничтожения малоразмерных наземных целей.

Эксперименты по использованию тяжелого бомбардировщика в качестве воздушного авианосца для двух, трех и даже пяти истребителей проводились в СССР по инициативе инженера Владимира Вахмистрова с использованием самолета ТБ-1 с начала 30-х годов. Получившее практическое применение с началом войны «Звено СПБ» (составной пикирующий бомбардировщик) представляло собой бомбардировщик ТБ-3 и пару подвешенных под его крыльями истребителей И-16, оснащенных двумя бомбами ФАБ-250 каждый. При выходе на цель истребители отцеплялись от бомбардировщика-авиаматки, производили бомбометание с пикирования и уже самостоятельно возвращались на свой аэродром.

Созданная к осени 1941 года эскадрилья в составе 5 авиаматок СПБ совершила за период с конца 1941 по середину 1942 года 31 успешный боевой вылет. В частности, 13 августа 1941 года была произведена успешная бомбардировка Чернаводского моста через Дунай, в результате чего был поврежден трубопровод Плоешти – Констанца, через который осуществлялись поставки топлива для вермахта.

Популярный в 30-х годах лозунг «Быстрее! Выше! Сильнее!» в советском авиастроении обернулся чрезмерным увлечением проектированием сверхтяжелых по меркам того времени машин. Вдохновленные созданием ТБ-3 конструкторы КБ Туполева продолжали развивать схему ТБ-1, увеличивая габариты планера, число и мощность двигателей. Следующим проектом стал шестимоторный АНТ-16 (ТБ-4), причем четыре двигателя располагалось на крыле и два – в спарке над фюзеляжем. Самолет должен был поднимать более 11 тонн бомб, однако результаты испытаний построенного в 1933 году опытного образца оказались неудовлетворительными.

Трагичной оказалась судьба восьмимоторного гиганта АНТ-20, получившего собственное имя «Максим Горький». Как и у АНТ-16, два мотора М-34ФРН мощностью по 900 л.с. в дополнение к шести установленным в крыльях располагались в спарке над фюзеляжем. Самолет взлетной массой 42 тонны, с размахом крыльев 63 метра был построен в качестве воздушного агитационного пункта и имел на борту фотолабораторию, ретрансляционную установку, киноустановку и даже помещение для типографии, при этом мог принимать на борт до 48 пассажиров. Огромные размеры позволяли использовать для размещения пассажиров и служебных помещений полезной нагрузки даже пространство в центральной части крыла, имевшего толщину более двух метров. Одновременно это давало бортмеханикам возможность доступа к двигателям для устранения неисправностей прямо в полете.

В будущем рассматривалась возможность строительства самолета и в качестве тяжелого бомбардировщика. Однако менее чем через год после первого полета «Максим Горький» потерпел катастрофу. 18 мая 1935 года руководством ЦАГИ были организованы «прогулочные» полеты. На борт АНТ-20 поднялись 38 человек, в том числе 7 детей, – сотрудников завода ЦАГИ и членов их семей. Во время полета по так и оставшимся невыясненными причинам пилотировавший сопровождающий летающий гигант истребитель И-5 летчик-испытатель ЦАГИ Н. Благин начал выполнять вблизи «Максима Горького» фигуры высшего пилотажа[7] и врезался в его крыло. Оба самолета рухнули на землю. Все находившиеся на борту погибли.

Не был реализован и еще более грандиозный проект двенадцатимоторного гиганта ТБ-6 (АНТ-26). Предполагалось установить восемь двигателей в крыле и четыре в двух тандемных установках над крылом. Самолет со взлетной массой свыше 70 тонн и размахом крыла 95 метров должен был способен поднимать до 15 тонн бомб, иметь максимальную скорость 250 км/ч и дальность 3300 км. Экипаж составлял 17 человек, оборонительное вооружение должно было включать в себя три 20-мм и одну 37-мм пушки, один пулемет ДА, четыре пулемета ШКАС и три крупнокалиберных пулемета ШВАК. Однако сроки постройки задуманного еще в 1931 году самолета постоянно сдвигались, уже в июле 1934-го работы по проекту были сперва заморожены, а затем и вовсе прекращены.

В 1935 году была предпринята попытка возрождения программы АНТ-20. АНТ-20бис вместо восьми оснащался шестью более мощными 1000-сильными моторами М-34ФРНВ – от надфюзеляжной спарки отказались. Предлагалось построить 16 самолетов для гражданского флота вместимостью свыше 60 пассажиров (хотя экономическая целесообразность наличия такого числа тяжелых самолетов в 30-х годах вызывает большие сомнения). Одновременно в 1936 году было утверждено и задание на создание военного варианта АНТ-20бис, который мог бы использоваться в качестве как дальнего бомбардировщика и военно-транспортного самолета. Заданием предусматривалась максимальная скорость 250–275 км/ч, потолок 6000 м и дальность 3000 км (с бомбовой нагрузкой 4000 кг бомб – 1500 км). Предполагалось несколько вариантов загрузки: 16 бомб по 250 кг; восемь по 500 кг; четыре по 1000 кг; две по 2000 кг. Экипаж должен был состоять из 12 человек, вооружение – включать пять 20-мм пушек ШВАК (в том числе две в спаренной установке в носу самолета) и четыре 7,62-мм пулемета ЩКАС.