К этому времени в Центральном институте авиационного моторостроения бригада А.А. Микулина доводила и внедряла в серийное производство на московском заводе №-24 первый, действительно отечественный, двигатель жидкостного охлаждения М-34, созданный на базе BMW VI. Признаюсь, чем М-34 принципиально отличался от «папы», я так и не разобрался: те же габариты, те же 12 цилиндров того же диаметра, тот же ход поршня и угол развала. Разве только, что в микулинском моторе: «Блоки цилиндров, верхняя и нижняя половина картера стягивались шпильками в единую силовую схему, свободную от действия растягивающих сил», и вся «оригинальная» конструкция была «подчинена идее жесткости». При этом сухой вес вырос от 540 кг до 670 кг, а номинальная мощность с 500 л.с. до 750 л.с.
За создание М-34 A.A. Микулина наградили персональным автомобилем и назначили главным конструктором завода №-24, а двигатель впредь велели именовать АМ-34.
Испытания показали, что с новыми двигателями бомбардировщик имел лучшую скороподъемность, но максимальная скорость неожиданно снизилась. В сентябре 1933 года на ТБ-3 установили редукторные М-34Р с новыми винтами диаметром 4,4 м. Кроме того, изменили хвостовую часть, где была установлена еще одна огневая точка. После проведения испытаний вариант ТБ-3–4М-34Р был принят к серийной постройке как эталон на 1934 год. Несмотря на возросшую полетную массу, летные характеристики самолета улучшились.
Часть машин специалисты Остехбюро упорно и безуспешно пытались переделать в телемеханические. Только на этот раз, подлетая к цели, пилот «воздушного брандера» не выбрасывался с парашютом, а пересаживался в подвешенный под брюхом ТБ истребитель. Под проекты предприимчивого и пробивного грузина, до революции конструировавшего сейфы и механические игрушки, малограмотные «легендарные полководцы», завороженные перспективами телемеханической войны, в которой врага будут громить красные телетанки, радиоуправляемые аэропланы, бронепоезда, торпедные катера и подводные лодки «волнового управления», дистанционно наводимые торпеды и плавающие мины, самовзводные пулеметы, огнеметы и газометы, выбивали миллионов золотых рублей даже в самые голодные времена. В распоряжение Остехбюро в Москве и Ленинграде были предоставлены лаборатории и конструкторские бюро с мощной производственной и экспериментальной базой, мастерские, заводы, самолеты и ангары, целая флотилия судов, собственная радиостанция и собственный аэродром, база под Севастополем; имелась возможность привлекать к работе любых специалистов. Жаль только, что в войне с немцами почти ничего из гениальных изобретений В.И. Бекаури не пригодилось, а то, что пригодилось, никакого влияния на исход боевых действий не оказало, кроме, пожалуй, средств спецсвязи.
Работы по модернизации ТБ-3 продолжались и в 1935 году: на самолете установили новые двигатели М-34РН (с центробежными нагнетателями) мощностью 840 л.с. В ходе последнего этапа совершенствования бомбардировщик оснастили форсированными двигателями М-34ФРН (950 л.с. на высоте 5000 м), позволившими выжать 288 км/ч, ввели консольные топливные баки, подкрыльевые башни заменили «кинжальной» установкой в люке фюзеляжа, улучшили местную аэродинамику, произвели изменения в органах управления. В таком виде в 1936–1937 годах завершился серийный выпуск. От машины взяли все. Для кардинального улучшения характеристик требовалось переходить на новый тип самолета с гладкой обшивкой и убирающимися в полета шасси.
ТБ-3 у нас называют «первым в мире свободнонесущим монопланом-бомбардировщиком с двигателями, установленными в ряд по размаху в носке крыла». Правда, первым был все тот же Гуго Юнкере. Просто немцам запрещалось строить военные машины и свободнонесущий цельнометаллический моноплан с четырьмя двигателями мощностью по 800 л.с., установленными в ряд в толстом крыле, поднявшийся в воздух в ноябре 1929 года, служил У них пассажирским самолетом. А вот японцы, купив лицензию на «Юнкере» G38, превратили его в полноценный бомбовоз. Он весил 23 000 кг, летал со скоростью 200 км/ч, дальность полета достигала 3400 км, потолок — 3700 м. Вооружение состояло из 11 турельных пулеметов и 3000 кг бомб. Экипаж 10 человек. В течение 1931–1934 годов фирма Мицубиси поставила военно-воздушным силам «милитаристской» Японии шесть тяжелых бомбардировщиков марки Ki-20. В миролюбивой Советской стране ТБ-3 на пике производства делали по штуке в день и до весны 1938 года построили 818 самолетов (каждый стоил четверть миллиона рублей) различных модификаций. Заметим, что это — результат недовыполнения стахановских планов, вообще-то намечалось иметь 1440 «воздушных линкоров».
Крупносерийная постройка самолетов такого класса потребовала совершенно новой организации производства, освоения новых технологических процессов и формирования отряда высококвалифицированных инженеров и рабочих.