В 1933 году на ТБ-1 испытали автопилот АВП-2, сопряженный с аппаратурой радиоуправления. Однако телепилотируемый бомбардировщик из него не получился, сказывалась низкая точность визуального (с другого самолета) наведения. Да и характеристики автопилота желали лучшего. Опыты в этом направлении продолжались довольно долго, и лишь весной 1939 года Военному совету ВВС продемонстрировали полеты ТБ-1, управлявшегося по радио от взлета до посадки с другого самолета. В своем заключении комиссия отметила:
Автору часто приходится бывать на Монинском аэродроме, и каждый раз испытываешь чувство, будто ты попадаешь в далекое прошлое… Где-то вдали, у ангаров, выстроились в ряд громадные тяжелые бомбардировщики, а вокруг них снуют механики, стараясь побыстрее заправить самолеты бензином, подвесить бомбы…
У самого дальнего ангара, подальше от посторонних глаз (от которого ныне не осталось и следа), вплотную примыкавшего к лесу, виднелось странное сооружение. К задним кромкам крыла ТБ-1 пристроили большие деревянные горки-эстакады, и механики, не без юмора, под «э-эй ухнем» закатывали по ним крохотные по сравнению с бомбовозом истребители И-4. Видавшие многое авиаторы с любопытством рассматривали диковинное сооружение.
Невдалеке от хвоста стояла группа военных в длинных шинелях, туго перетянутых портупеями, и внимательно наблюдала за ходом работ, ведь на завтра, 3 декабря 1931 года, был запланирован первый полет «Самолета-Звена» – итог большой работы коллектива Научно-испытательного института ВВС и ЦАГИ.
Среди военных сильно выделялась фигура крупного телосложения, немного выше Валерия Павловича Чкалова с его богатырской комплекцией. Это был Владимир Сергеевич Вахмистров. Рядом задумчиво стоял «король истребителей» Александр Анисимов.
В начале декабря погода стояла неустойчивая. Зима, сменившая осень, еще не успела вступить в свои права, лишь изредка опускались на землю редкие снежинки. Гигантская четырехмоторная «этажерка» медленно вырулила на взлетную полосу. Еще минута, и под радостные возгласы присутствующих диковинное сооружение оторвалось от земли.
Из докладной записки народному комиссару по военным и морским делам:
Будущий маршал М.Н. Тухачевский так оценил произошедшее событие:
И эффект проявился, но не через год или два, а спустя десять лет, в самом начале Великой Отечественной войны. Но об этом чуть позже.
В первом полете авиаматку пилотировали А.И. Залевский и B.C. Вахмистров, в кабине левого И-4 сидел В.П. Чкалов, правого – А.Ф. Анисимов. На высоте 1000 метров истребители отцепились от носителя, но не совсем удачно. Правый И-4 ударил колесом крыло ТБ-1, пробив обшивку. Тем не менее все завершилось благополучно.
После доработки конструкции в апреле 1932 года испытания повторили и после их завершения хотели даже построить небольшую серию воздушных «авианосцев».
В варианте «Звено-1а» на крыле ТБ-1 вместо И-4 расположили пару И-5. Испытания проводили в сентябре 1933 года. ТБ-1 пилотировал П.М. Стефановский, а истребители – К.К. Коккинаки и Лагутин.
Возможности «Самолета-Звена» подтвердились, когда в ходе войсковых испытаний имитировали воздушный налет на Киев. На подходе к городу с него стартовали истребители сопровождения, прикрывавшие авиаматку вплоть до полигона, где было выполнено учебное бомбометание. Но дальше опытов дело не пошло. ТБ-1 морально устарел, и эксперименты продолжили на четырехмоторном ТБ-3.