Подготовку к серийному выпуску самолета начали задолго до того, как поднялся в воздух опытный АНТ-6 — настолько были очевидны перспективы машины. Сперва опасались, что отечественные предприятия не осилят столь крупную и сложную машину и предлагали передать заказ немецкой фирме «Рорбах», но, к счастью, оптимисты победили. С июля 1930 г. за работу взялся московский завод №22 в Филях — предприятие, имевшее наибольший в стране опыт постройки цельнометаллических самолетов и выпускавшее в то время ТБ-1. В плане закупок новой техники для ВВС, утвержденном в феврале 1930 г., значилось, что в 1930/31 финансовом году от промышленности должны получить первые восемь ТБ-3. Позже цифру корректировали — до конца 1931 г. рассчитывали принять пять бомбардировщиков, потом только три.
Но и этого сделать не удалось — задерживали нехватка металла, комплектующих, неопределенность с составом и размещением оборудования и вооружения. Головной самолет завода №22 (№2201), управляемый экипажем П.И. Лозовского, совершил первый полет 27 февраля 1932 г. в присутствии наркома тяжелой промышленности Орджоникидзе, которому тогда подчинялось и самолетостроение. К 28 апреля в Филях собрали первую партию из десяти машин с таким расчетом, чтобы они приняли участие в первомайском параде в Москве.
ТБ-3 4М-17 №3901. Госиспытания, декабрь 1932 г.
К этому времени заводской аэродром, располагавшийся на заливном лугу у Москвы-реки, подтопило. От него осталась полоса длиной около 100 м и шириной 15-20 м — очень мало для четырехмоторных гигантов. Самолеты предельно облегчили, на борту остались по два человека — пилот и механик. Поодиночке бомбардировщики поднимались в воздух. После взлета каждого в мягком грунте оставались глубокие колеи, которые рабочие тут же засыпали песком. Так все десять ТБ-3 перегнали на Центральный аэродром.
Машины были очень «сырыми», и лишь благодаря отчаянным усилиям работников завода и НИИ ВВС их удалось вывести на парад. Экипажи состояли вперемежку из заводского персонала и военных из НИИ. В фюзеляже каждого бомбардировщика сидели техники с бидонами воды, готовые долить текущие радиаторы. Однако цель была достигнута. Парадная девятка, которой командовал А.Б. Юмашев, произвела неизгладимое впечатление на иностранных военных атташе. Впрочем, еще перед парадом ТБ-3 продемонстрировали итальянской делегации, перед которой экипажи испытателей показали такие трюки, как виражи с креном до 60-70 градусов и посадку с разворотом на двух моторах.
Огромный самолет с трудом осваивался в производстве. Существовавший технологический уровень явно не соответствовал сложности ТБ-3. Так, кронштейны крепления частей крыла делались «по месту», а стыковочные болты были нестандартны по длине и диаметру. Отмечалась плохая подгонка частей самолета, небрежная обработка стыков, невзаимозаменяемость узлов на машинах даже одной серии, волнистость поверхности крыла. Особенно много претензий предъявлялось к сборке и нивелировке бомбардировщика. ТБ-3 из-за требования возможности перевозки по железной дороге членился на очень большое количество узлов, даже крыло разделялось не только поперек, но и вдоль. Так вот, все это собиралось с большим трудом. Например, секции полукрыла оказывались лежащими не в одной плоскости. Щели в соединениях зияли такие, что на зиму их заклеивали полотном, чтобы не набивался снег. О том, что происходило внутри самолета, и говорить не приходится. В самой первой «Временной полетно-эсплуатационной инструкции» по ТБ-3, выпущенной УВВС в 1932 г., перечень наиболее распространенных производственных дефектов занимает шесть страниц, набранных убористым шрифтом.
ТБ-3 4М-17 №3901, госиспытания, декабрь 1932 г.