С 27 сентября по 6 октября 1933 года провели заводские испытания опытного самолета, а с 19 октября — государственные. Испытания показали, что летные характеристики резко улучшились, несмотря на прирост взлетного веса (на 1,46 тонны). Вариант с двигателем М-34Р сделали на 1934 год эталонным и приняли к серийной постройке, несмотря на то, что двигатели и винтомоторная группа в целом не соответствовали требованиям надежности. Фактически же самолет-эталон, полностью аналогичный машинам первой серии, появился с задержкой — только в середине мая 1934 года. Задержка была связана с отсутствием некоторых агрегатов новой моторной установки, производство которых еще только осваивалось заводами-поставщиками. После освоения их выпуска последовали повторные заводские испытания с целью отлаживания винтомоторной группы.
Серийные ТБ-3 с моторами М-34Р имели целый ряд отличий от опытной машины: костыль заменили хвостовым колесом, заполненным пенорезиной (гусматиком), ликвидировали входную дверь на правом борту (теперь экипаж пользовался входным люком снизу в носовой части), сняли коки винтов, ввели триммер на руле направления, после чего компенсирующий механизм стал уже не нужен, сняли первую верхнюю турель Тур-5, на центроплане появились люки со ступеньками для вылезания на крыло, ведущие из довольно просторного тоннеля, по которому механики могли подобраться к моторам. Раньше оба верхних стрелка размещались на откидных сиденьях. Теперь сиденье осталось одно, оно не складывалось и было меньше по размеру. Существенно модифицировали оборудование самолета: поставили авиагоризонт, фотоаппарат «Поттэ-1Б» (созданный еще в Первую мировую войну) заменили более современным АФА-15, установили линию электропневматической почты системы Агафонова между штурманом и радистом. Усовершенствовали систему отопления кабин от выхлопных газов двигателей, причем из-за доводки этого устройства дважды меняли форму выхлопных коллекторов.
ТБ-3 с моторами М-34Р в документах иногда именовали ТБ-3Р. Машины этой модификации в 1934–1935 годах выпускались заводом № 22. Выпуск самолетов сдерживался нехваткой турелей, радиаторов, бомбосбрасывателей; субподрядчики поставляли некондиционные тормозные колеса. Тем не менее из 150 ТБ-3Р, заказанных к 20 декабря 1934 года, завод закончил сборку 131 машины, 109 из которых уже облетали. А вот сдали значительно меньше — 55 самолетов — военную приемку не проходили недоукомплектованные машины. Доходило до того, что с уже облетанного бомбардировщика снимали винты, чтобы поставить на машину, только выходившую из цеха. Между представителями заводов, летчиками и военной приемкой разворачивались невидимые сражения, со своими резервами, тактикой, неожиданными ударами…
В марте специальная комиссия обследовала все ТБ-3Р, сданные, но еще не отправленные с завода. Из 27 осмотренных машин повреждения нашли на 16. УВВС запретило полеты во всех трех бригадах, успевших получить новую технику, — в Кречевицах, Едрове и на базе академии. Приостановили приемку самолетов на заводе и перегонку в части уже сданных. К ответу призвали ЦАГИ. Прибывшему на завод В. М. Петлякову пришлось признать ошибочным расчет на прочность узлов вертикального оперения. Оперение усилили, и бомбардировщики вновь пошли в войска. Неприятности с хвостовым колесом стали наблюдаться реже, но еще бывали.
Неисправности, постоянно возникавшие в большой и сложной машине, лихорадили и ВВС, и завод, постоянно что-то переделывавший на уже готовых самолетах. К 10 мая 1935 года завод отставал от плана на 23 бомбардировщика ТБ-3. Самолеты получались дорогими — каждый обходился более чем в четверть миллиона рублей.
К этому времени появились целые бригады, вооруженные ТБ-3Р, такие как 9-я ТБАБ. Много бомбардировщиков было отправлено на Дальний Восток и в Забайкалье, где периодически обострялись отношения с японцами. Спецификой ведения там военных действий являлись зимние холода. На Дальнем Востоке эти машины работали зимой при температуре до 50 градусов мороза. У ТБ-3 первых серий с моторами М-17 на морозе загустевала, а иногда даже затвердевала смазка, что затрудняло запуск двигателей. Вода в сильные холода ухитрялась замерзать в системе охлаждения даже работающих моторов (!), и двигатель заклинивало от перегрева…
Боеспособность частей, вооруженных ТБ-3Р, поначалу также страдала от некомплектности оборудования и его низкого качества. Фиксировали большой процент отказов и плохой работы радиостанций. По-прежнему не хватало бомбовых прицелов. Например, в 23-й ТБАБ из 36 машин прицелы имелись только на семи.
Конечно, такая ситуация Туполева не устраивала. Большую часть рабочего времени он тратил на звонки смежникам и руководству — просил и ругался, ругался и требовал… «Я превращаюсь в Цербера, — жаловался он Архангельскому, — уже забыл какой на ощупь карандаш!»
За 1935 год выпустили всего 74 самолета, все модификации ТБ-3Р. В этот период количество четырехмоторных бомбовозов в ВВС РККА достигло своего пика — ими полностью или частично были вооружены 36 эскадрилий. Во время первомайского парада 1935 года над Москвой прошли 72 туполевских гиганта.
В общей сложности изготовили более двухсот ТБ-3Р. Десять парадных машин были построены в 1934 года на заводе № 22 и предназначались для перелетов в Варшаву, Рим и Париж. Собирали их по особому заказу, и машины отличались улучшенной аэродинамикой (зализами стабилизатора и киля, улучшенными капотами моторов) и отделкой. Вооружения они не имели. Зато в бомбоотсеках стояли обитые бархатом диваны. Колеса в тележках смонтировали тормозные, спицы передних колес прикрыли колпаками. Самолеты покрасили в белый цвет и нанесли гражданские регистрационные номера, повторявшие заводские.
Экипажи и делегации подбирались заранее. Летчиков, штурманов и механиков набрали из НИИ ВВС и бригад Московского военного округа. Все командиры самолетов имели большой налет и опыт полетов в сложных метеоусловиях. Поскольку начальников, желавших побывать в Европе, оказалось больше, чем мест на диванах, то часть из них включили в состав экипажей согласно специальности. И получалось так, что командир — по званию капитан или старший лейтенант, а на правом сиденье у него — комбриг. На первых же тренировках (для которых выделили боевые ТБ-3Р) возник ряд конфликтов — кто же кем должен командовать? Кроме этого, оказалось, что за время сидения в кабинетах многие комбриги и комдивы растеряли навыки пилотирования и навигации. Одного из них после первого же полета пришлось «списать» в пассажиры — экипаж наотрез оказался с ним лететь, после того как он чуть не перевернул самолет вверх ногами, попав в облака.
Три ТБ-3Р отправились в Варшаву 28 июля 1934 года (командиры — Байдуков, Ефимов и Леонов). 1 августа самолеты благополучно возвратились в Москву. 5 августа стартовали сразу две тройки. Одна (с экипажами Байдукова, Ефимова и Леонова) двинулась через Киев и Вену в Париж. Во время пребывания во Франции наши летчики посетили также Лион и Страсбург, откуда через Прагу 17 августа вернулись в Москву. Вторая тройка ТБ-3 (командиры — Соколов, Головачев и Рябченко) через Киев, Люблин и Краков направилась в Рим, возвращалась через Вену, прибыв домой 16 августа.
Советские бомбардировщики произвели должное впечатление в европейских столицах, что и требовалось. Мнения о советских самолетах, публикуемые в европейских газетах, как это не раз случалось в будущем, бывали и курьезными, и паническими. Так, один из ведущих репортеров британского еженедельника «Индепендед» писал: «…пока в Европе спорят о ценности теории Дуэ, красные уже ее фактически реализовали, продемонстрировав четырехмоторные бомбардировщики, существенно превосходящие британские машины аналогичного назначения», а корреспондент французской «Пти Паризьен» истерично заявлял, что «пятьсот русских бомбовозов могут раздавить Европу как тухлое яйцо».
Доля истины в этом была, так как имевшиеся в то время на вооружении ВВС всех без исключения европейских стран истребители-бипланы с двумя, реже — четырьмя пулеметами винтовочного калибра были почти бессильны перед армадами советских четырехмоторных бомбардировщиков, к тому же имевших достаточно мощное оборонительное вооружение, эффективность которого еще больше возрастала в случае массированного применения ТБ-3 в плотных боевых порядках (что, в сущности, и отрабатывалось в ходе маневров). Иностранные авиационные специалисты, конечно, обратили пристальное внимание на архаичные деревянные винты, отсутствие на машинах современных средств радиосвязи и радионавигации, детально прошлись по всем недоработкам и промахам, но, по большому счету, для того времени это были мелочи, а в целом они были просто шокированы.
