Модель самолета ТБ-3 с обтекателями на тележках шасси сохранилась до наших дней в Музее Н.Е. Жуковского

Тем не менее из цехов выходили все новые машины. За 1-й квартал 1932 г. через военную приемку прошли 46 ТБ-3, примерно две трети плана. На этих самолетах не хватало прицелов, радиостанций, бомбодержателей, пулеметов. Производство радиостанций 13-СК началось только в 1932 г., и выпустили их всего десять штук, 11-СК не сделали ни одной. Бомбовые прицелы «Герц» (ОПБ-1) у нас осваивали с 1931 г., но за два года произвели 127 прицелов, а их ставили не только на ТБ-3. Более сложный «Герц-Бойков» (ОПБ-2) в СССР стали делать только с 1933 г. и сделали в том году три экземпляра. Импорт прицелов ограничивался недостатком валюты. Спаренные установки ДА-2 поставили в производство в конце 1931 г. и делали их немного.

Самолеты сдавали «условно» под гарантийные письма завода дослать все недостающее при получении прямо в воинские части. Ну а самые неукомплектованные бомбардировщики оседали на заводском аэродроме. Поэтому реально в ВВС поступило значительно меньше машин, чем было собрано.

Выпуск ТБ-3 начали осваивать еще на одном предприятии — заводе №39 в Москве. 7 декабря 1932 г. поднялась в воздух первая машина, сделанная там, №3901. Ее пилотировал экипаж Ю.И.Пионтковского. За год это предприятие выпустило пять ТБ-3, а в Филях изготовили 155 самолетов. Это составляло примерно половину планового задания.

Существовали еще планы строительства нового завода на Дальнем Востоке, в районе Болонь - Оджен, который должен был выпускать до 200 ТБ-3 в год. Впоследствии для этого предприятия выбрали другую площадку — в нынешнем Комсомольске-на-Амуре, но ТБ-3 там не строили.

Учитывая первый опыт эксплуатации в частях, в серийные машины постепенно внесли ряд изменений. Все самолеты с конца 1932 г. имели гладкий, а не гофрированный носок крыла. С самолета №2236 (т.е. 36-й машины завода №22) на передней части фюзеляжа появились поручни, облегчающие покидание пилотской кабины с парашютом. С бомбардировщика №22141 стали перекрывать металлическими лентами щели между фюзеляжем и крылом. Со второй половины 1932 г. УВВС требовало ввести новые поворачивающиеся подкрыльные башни, но они так и не появились. Все ТБ-3 ранних серий оснащались «штанами» по типу Р-6.

Серийные ТБ-3 выпуска 1933 г., в общем-то, не сильно отличались от бомбардировщиков, сданных заводом №22 годом раньше. Эталоном на 1933 г. являлся самолет №22311. Его испытывал в НИИ ВВС экипаж Байдукова. На нем ввели «люльку» (или «бороду») — выступ под носовой частью. Это позволило удобнее разместить штурмана при бомбометании. В «люльку» перенесли для него бомбовый прицел. Отзываясь на жалобы о плохом обзоре из штурманской кабины, в ней ввели дополнительные боковые окна. После резкого скачка веса на первых бомбардировщиках, вызванного примитивной технологией и заменой импортных легированных сталей отечественными более низкого качества, ТБ-3 облегчили за счет снятия части внутренних переборок, лестниц и прочих второстепенных элементов. Ликвидировали радиорубку. Проход из отсека Ф-2 в Ф-3 сделали понизу. Переделали люки в противопожарной перегородке. Сняли посадочные фары. Ввели храповики для автостартера на втулках винтов. И, наконец, на самолете поставили унитаз!

Эталон одобрили, и его отличия постепенно внедрили в серию. «Люлька» на самом деле делалась на серийных машинах еще с №22252. Проход через бомбоотсек понизу тоже уже был внедрен на серийных машинах.

Намечавшиеся УВВС мероприятия по применению новых моторов М-34 или оснащению М-17 понижающим обороты редуктором (что обеспечивало большую эффективность винтомоторной группы для такого тихоходного самолета), замены резиновых амортизаторов гидравлическими, возможности снятия бензобаков без разборки крыла остались пока нереализованными. Предлагалось, в частности, закупить за границей 20 комплектов колес с механическими и пневматическими тормозами, а образцы гидроамортизаторов заказать у итальянских фирм.

Основным направлением совершенствования ТБ-3 тогда являлось увеличение дальности его полета. В первую очередь это было необходимо для условий Забайкалья и Дальнего Востока, где потенциальные цели далеко отстояли от советской границы. По просьбе командования ВВС Отдельной Краснознаменной Дальневосточной армии (ОКДВА) в ЦАГИ начали проектировать вариант ТБ-3 с моторами М-17Ф (еще не существовавшими), уменьшенным экипажем, более слабым вооружением, но с той же максимальной бомбовой нагрузкой. По расчетам, с 1000 кг бомб он должен был иметь радиус действия 1200 км против 955 км у серийных самолетов. Отдельные элементы этого проекта попробовали внедрить на экспериментальных машинах, но в целом опытный образец «дальневосточного» бомбардировщика не строился.

В НИИ ВВС испытывались два самолета (№22243 и №22250), облегченные до крайнего предела. С них сняли подкрыльные башни, наружные бомбодержатели Дер-15 и Дер-16, кассеты Дер-9, створки бомболюков. Проемы последних задраили. Экипаж уменьшили с восьми до шести человек. Все это позволило снизить вес пустого самолета на 721,8 кг. За счет этого взяли еще 1000 кг горючего. Бомбовая нагрузка равнялась всего 1000 кг — четырем бомбам по 250 кг на балках Дер-13 под крылом. Зато на испытаниях экипажи Юмашева и Громова достигли дальности 2740 км.

Непосредственно в частях впоследствии практиковали облегчение бомбардировщиков за счет снятия подкрыльных башен, балок Дер-15 и Дер-16, а иногда и кассет Дер-9. Это экономило до 400 кг.

Но увеличение дальности за счет ослабления бомбового вооружения сокращало боевые возможности самолета. Поэтому стали искать другие пути. В НИИ ВВС пытались «выжать» все возможное из обычного серийного бомбардировщика. Еще в 1932 г. там попробовали поднять дальность полета с полной бомбовой нагрузкой за счет увеличения разрешенного взлетного веса. Его сначала довели до 19300 кг, а затем до 19500 кг. Перегруженный самолет пилотировал К.П. Миндер, доказавший возможность эксплуатации машины и при столь большом весе. Правда, взлет получался затянутым, разбег занимал 680 м — для аэродромов того времени это было довольно много. После этого лимиты по взлетному весу для строевых частей пересмотрели. Для ранних серий (до №22200) его официально установили равным 19,5 т, для более поздних — 20 т.