Для всех отправлявшихся в Европу сшили новое обмундирование. Каждому выдали белоснежный комбинезон, новый шлем и две пары перчаток. На воротники гимнастерок командование щедро сыпануло «кубари» и «шпалы», как бы подняв членов экипажей на одно – два звания. Надо сказать, что после возвращения большинству участников перелета действительно присвоили те звания, которые им «выдали авансом».
Пока летчики готовились, завод поспешно доделывал самолеты. Там не укладывались в сроки, предписанные постановлением правительства. Не хватало моторов и водомасляных радиаторов, много возни было с отладкой мотоустановок. На самолетах установили сделанные также по спецзаказу двигатели М-34РД. Такие моторы первоначально выпускались для рекордных АНТ-25 (РД). Они были немного мощнее обычных М-34Р, за счет небольшого форсирования по оборотам из них можно было выжать 830 л .с. Детали для них изготовляли по особой технологии, с меньшими допусками, шлифовали и полировали, сами моторы тщательнее собирали и регулировали.
Самолеты сдали с большим опозданием, до отправления в первый перелет они успели пробыть в воздухе всего по 12 – 15 часов. 28 июля 1934 г. три ТБ-3Р отправились в Варшаву. Командирами самолетов были Байдуков, Мов 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 (командирами ТБ-3 являлись Соколов, Головачев и Рябченко) через Киев, Люблин и Краков направилась в Рим. Возвращалась она через Вену, прибыв домой 16 августа.
Четырехмоторные гиганты произвели должное впечатление в европейских столицах. Заместитель начальника штаба ВВС Хрипин, участвовавший в двух перелетах, написал в своем отчете: «Весь офицерский и инженерный состав с исключительным интересом относился к нашим самолетам, видя в них удачное решение проблемы тяжелого бомбардировочного самолета. Это относится в равной степени к Польше, Австрии и Италии. Все подчеркивают удивление, что столь большой самолет имеет высокие полетные данные. Это подчеркивает, что наш успех в постройке ТБ авиации реален и это будет учтено командованием европейских воздушных флотов».
Но в то же время к бочке меда примешалась и ложка дегтя. Иностранные авиационные специалисты обратили внимание на архаичные деревянные двухлопастные винты, отсутствие на машинах современных средств радионавигации. Там, где в Европе давно ставили гибкие шланги, у нас по старинке выполняли магистрали из отожженной медной трубки. Ни одной серьезной поломки за время перелетов не произошло, но экипажи отметили немало неприятных дефектов. Обнаружились тряска винтомоторных установок, вибрации и поломки трубопроводов. Поспешный подбор винтов привел к тому, что они оказались слишком велики. В результате ближние к фюзеляжу винты стали отбрасывать поток на стык крыла и фюзеляжа, вызвав дополнительную тряску. Выявился и ряд других недостатков – подтекали баки, ломались качалки элеронов, лопались хвостовые колеса (на «парадных» машинах поставили не гусматики, а пневматики – с более плавным ходом).
Экипажи и члены делегаций увидели на аэродромах и заводах Европы много нового, еще не производившегося и не применявшегося в Советском Союзе. Это послужило дополнительным толчком к еще одному шагу в модернизации ТБ-3.
Между тем, требования к характеристикам бомбардировщика продолжали расти, вынуждая продолжать его модернизацию. Следующим шагом стало улучшение его высотных данных. Это являлось ответом на постановление Совета труда и обороны (СТО), в котором говорилось: «Признать, что корабли ТБ-3 по своему радиусу действия (1150- 1200 км) удовлетворяют минимальным оперативным требованиям, но обладают совершенно недостаточным потолком (около 3000 м в районе цели после 6 – 8 часов полета)…»
Поднять потолок должны были моторы М-34РН с приводными центробежными нагнетателями. Применение наддува обещало существенно повысить высотные характеристики машины. Опытные образцы мотора этой модификации планировали иметь еще в декабре 1932 г. Реально же это произошло гораздо позже.
Опытные образцы М-34РН впервые поставили на ТБ-3 в начале 1934 г. При этом использовали самолет №22202, являвшийся ранее опытным образцом ТБ-3Р. Заводские испытания начались 7 марта 1934 г., а в августе-сентябре прошли государственные. Выяснилось, что новые двигатели существенно улучшили скорость, скороподъемность и потолок. На заводе самолет достиг скорости 280 км/ч – примерно на 30 км/ч выше, чем у серийных ТБ-3Р.