Однако Управление ВВС продолжало иметь свои виды на новые самолеты-гиганты. Похоже, что там остались сторонники сверхтяжелых бомбовозов. 31 марта 1936 г. утвердили новое задание на военный вариант АНТ-20бис. Он рассматривался как машина двойного назначения – дальний бомбардировщик и военно-транспортный самолет, применяемый как днем, так и ночью, а также в сложных метеоусловиях. От такого военного МГ требовали максимальную скорость на высоте 275 км/ч при максимальной скорости у земли 250 км/ч. Посадочная скорость задавалась равной 100 км/ч, практический потолок – 6000 м. Предельная дальность определялась в 3000 км, но с 4000 кг бомб она уменьшалась вдвое, до 1500 км.
Мотоустановка состояла из шести двигателей М-34РН. Универсальные моторамы позволяли при необходимости монтировать вместо них М-34Р без нагнетателей. Винты металлические, изменяемого шага, типа ВИШ-4. В отличие от гражданской машины от военного МГ требовали наличия системы аварийного слива топлива из всех баков с расходом не менее 1000 кг/мин.
Экипаж военного МГ должен был состоять из 12 человек: освобожденного от других функций командира, двух пилотов, штурмана-бомбардира, трех бортмехаников, радиста и четырех стрелков.
Оборонительное вооружение самолета складывалось из пяти 20-мм пушек ШВАК (две из них монтировались в спаренной установке в носу фюзеляжа) и четырех 7,62-мм пулеметов ШКАС – у командира, штурмана, на фюзеляже сверху и один перебрасываемый с борта на борт (для стрельбы в окно). Общий боезапас составлял 2400 снарядов и 6000 патронов.
Нормальная бомбовая нагрузка военного М Г равнялась 4000 кг. Большая часть бомб располагалась внутри фюзеляжа в кассетах. На самолете собирались смонтировать четыре шестизамковых кассетных бомбодержателя КД-З, четыре четырехзамковых КД-3 и дополнительно два четырехзамковых КД-2 для пристрелочных и светящихся бомб. Бомбы крупного калибра машина должна была нести снаружи на двух балках ДОГ-2000. Предусматривались следующие варианты загрузки бомбами: 16 бомб по 250 кг, восемь по 500 кг, четыре по 1000 кг, две по 2000 кг. В придачу к этому можно было взять четыре пристрелочных бомбы по 50 кг или от 14 до 25 светящихся по 4 кг. Сброс основных бомб осуществлялся двумя электробомбосбрасывателями ЭСБР-2. Для пристрелочных и светящихся имелся отдельный ЭСБР-З. При отказе электробомбосбрасывателей в ход шли дублирующие механические сбрасыватели АСТ (один для боевых бомб, другой – для пристрелочных и светящихся). Прицеливание при бомбометании собирались вести с помощью прицелов ОПБ-2, С-4, СП-122 и СП-123. Наличие двух последних показывает, что задание предусматривало вместо бомб также и несение морских мин и торпед, сбрасываемых на парашютах. На самолете должна была быть установлена система «Шутка», позволявшая осуществлять залповое бомбометание всей группы самолетов по радиосигналу с головной машины строя.
При выполнении транспортных задач военный МГ мог перевозить до 80 человек с оружием или до 8000 кг груза. При этом предусматривался сброс и людей, и грузов с парашютами. В число вариантов загрузки входили бронированные машины – легкие плавающие танки, танкетки и бронеавтомобили. Самолет мог взять две машины одновременно: танк Т-37 плюс танкетку Т-27, две Т-27, один танк Т-37 и бронеавтомобиль ФАИ,броневики ФАИ и БАИ, БАИплюс Т-27. Вес груза у всех этих вариантов варьировался от 5250 кгдо6560 кг.
Для посадки ночью предусматривались две фары по 1000 вт, подкрыльные пиротехнические факелы и четыре сбрасываемые на парашютах ракеты ПАР-13.В состав оборудования входили радиостанции РАДГс радиусом действия 2000 км и РИУдля связи с другими самолетами в строю, переговорное устройство, сирена, пневмопочта между штурманом и радистом. Для артиллеристов предусматривались электромеханический сигнализатор ы, указывающие направление сосредоточения огня. С их помощью командир самолета мог управлять воздушным боем. Имелись радиополукомпас СПКи фотоаппарат Потгэ 1Б, позволяющий вести плановую и перспективную съемку.
Работа над АНТ-20бисв Казани велась в тесном сотрудничестве с туполевцами. На заводе постоянно находилась бригада конструкторов во главе с Б.А. Саукке, оперативно решавшая возникавшие вопросы.
Выполнение задания затянулось. Не хватало материалов, денег, оборудования, специалистов. Свою лепту внесла волна репрессий. Саукке объявили «врагом народа», потом та же судьба постигла и Туполева, под давлением Н КВДпризнавшего себя контрреволюционером и вредителем.
Чтобы облегчить предприятию задачу, количество строящихся самолетов урезали до пяти, затем отказались не только от установки какого-либо военного оборудования, но и от приспособлений для его монтажа в будущем.