Реально на 1 октября 1932 г в трех эскадрильях в Монино насчитывалось 10 ТБ-3, в Ржев не поступил ни один, шесть оказались в Воронеже и еще 13 перегнали по воздуху на Дальний Восток. Надо сказать, что перелет на такое расстояние в те времена выглядел достаточно сложным. Командовал перегонкой С.А.Шестаков, тот самый, который слетал в Америку на «Стране Советов». На различных этапах ТБ-3 держались в воздухе до 12–14 часов. 7 ноября два бомбардировщика 105-й тяжелобомбардировочной эскадрильи (ТБАЭ) гордо проплыли над Хабаровском в сопровождении пятерки Р-6. Но к 27 октября ВВС успели принять уже 93 ТБ-3, из которых один уже разбился в катастрофе.
На 1 января 1933 г. в боевом составе ВВС РККА уже числились 144 ТБ- 3 и только один из них являлся неисправным. К концу года четырехмоторных машин в строевых частях уже было больше, чем ТБ-1, но они покалишь дополняли, а не вытесняли последние.
ТБ-3 с моторами М-17 из состава 28-й тяжелобомбардировочной авиабригады. Дальний Восток, первая половина 30-х годов.
ТБ-ЗР с моторами М-34Р из состава 9-й тяжелобомбардировочной авиабригады. Авиабаза Сеща, середина 30-х годов.
ТБ-ЗР с моторами М-34Р выпуска 22-го авиазавода из состава представительской парадной десятки». Самолёты были окрашены в белый цвет.
К этому времени у основной массы летного состава туполевский бомбовоз вызывал чувство законного уважения. Четырехмоторные гиганты оказались достаточно устойчивы в воздухе и покладисты в пилотировании. В отзывах из частей, осваивавших новую машину, отмечалось: «Конструкция корабля ТБ-3 в основном вполне удовлетворительна, прочна и может выдержать самые неблагоприятные условия эксплуатации при условии увеличения надежности моторной группы», «качество продукции завода N9 22 в основном удовлетворительное, за исключением мелких дефектов», но и дефектов по-прежнему было немало. «Наличие многих вмятин на обшивке, прорывов гофра, забоин, трещин около заклепок и в других местах, трещины в узлах, недотяжка болтов, отсутствие шплинтовки соединений… Бензиновые баки текут, главным образом по швам…» Краска, которой покрывали самолет, оказалась непригодной для металла — шелушилась, вспучивалась и отлетала. Инструкция по эксплуатации грустно констатировала:«…окраска, легко сползающая под влиянием дождя, а зачастую и просто в полете, не может выдержать даже бережного обмывания мягкими тряпками…» Бывали и очень серьезные случаи выворачивания узла полуоси шасси на взлете. Поэтому на последних сериях 1933 г. ставили усиленные полуоси, которые также рассылали в места дислокации.
Особые нарекания вызывала мотоустановка: разрушались водорадиаторы, текли и обрывались различные трубопроводы, ломались коленчатые валы двигателей. В строевых частях столкнулись и с другими неприятностями, например трещинами в горизонтальных трубах тележек шасси. Свой вклад в эту картину внесли примитивные условия обслуживания на полевых аэродромах. Так, для того чтобы собрать ТБ-3, в частях попросту копали огромную яму с профилированными откосами, укладывали туда секции и соединяли их болтами. Это было куда легче, чем изготовление сложной многоярусной системы козлов, предписанной регламентом.
К слову говоря, к наземному обслуживанию ТБ-3 подошли очень серьезно. Для него разрабатывался целый набор специализированных автомашин и прицепов, в том числе проектировалась передвижная мастерская на шасси грузовика. По первому изданному регламенту в комплект средств обслуживания ТБ-3 входили пять колесных и гусеничных машин, в т. ч. трактор «Коммунар» для буксировки бомбардировщика по аэродрому. На практике техники не хватало. При отсутствии трактора обходились 40–50 красноармейцами, толкавшими машину под руководством старшего техника, следившего, чтобы самолет не разворачивали слишком круто — можно было свернуть крепления тележек. Если трактор имелся, то потребность в «живой силе» сокращалась до 10–12 человек. Они заносили хвост самолета.
На земле ТБ-3 обслуживали пять механиков, которым хватало работы. Заправка только одного бензобака (с применением пневматики) занимала три с половиной часа, а баков стояло четыре — самолет потреблял до 360 л топлива в час. В систему охлаждения каждого мотора надо было влить 10–12 ведер воды (зимой — горячей). Моторы по инструкции полагалось заводить сжатым воздухом от аэродромного баллона. А если его под рукой не имелось, обходились резиновой петлей на длинной палке, которую дергали человек пять. Иногда к такому приспособлению припрягали лошадь. Храповики для автостартеров на втулках винтов ввели значительно позже.
Несмотря на впечатляющие характеристики новых бомбардировщиков у них имелись и определенные недостатки, главным из которых в то время была сравнительно небольшая дальность для машины подобного класса. Необходимость увеличения этого параметра особенно ощущалась в Забайкалье и на Дальнем Востоке, где потенциальные цели далеко отстояли от советской границы. В частях практиковали облегчение бомбардировщиков за счет снятия подкрыльевых башен, балок Дер-15 и Дер-16, а иногда и кассет Дер-9, что экономило до 400 кг. Но увеличение дальности за счет ослабления вооружения сокращало боевые возможности самолета. Поэтому пошли по пути увеличения разрешенного взлетного веса. Последний сначала довели до 19.300 кг, а затем до 19.500 кг 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.
Эксплуатацию туполевских гигантов серьёзно осложняла нехватка механизации, которая решалась привлечением соответствующего количества рядового состава.
В 1933 г. нашли и другие способы увеличения радиуса действия ТБ-3. Во-первых, начали летать на обедненных смесях (много воздуха — мало топлива). При правильной регулировке карбюраторов это давало прибавку к дальности примерно в 15 %. Во-вторых, попробовали перейти со штатной бензин-бензольной смеси на этилированный бензин. Бензино-бензольную смесь применяли потому, что М-17 с его высокой степенью сжатия на чистом отечественном низкосортном бензине страдал от детонации. Бензол повышал октановое число, показывающее устойчивость против детонации, но снижал тепловую эффективность топлива. В этилированном бензине антидетонационная присадка — тетраэтилсвинец, содержится в очень небольшом количестве. Поэтому такого бензина для нормальной работы двигателя нужно меньше. При том же запасе горючего дальность увеличивалась примерно на 20 %.
В июне 1933 г. два самолета, М.М.Громова и А.Б.Юмашева, за счет применения обедненной смеси и этилированного бензина показали дальность 3150 км. Все члены экипажей получили благодарность Реввоенсовета и по месячному окладу. Два месяца спустя Юмашев поднял в воздух модифицированный облегченный ТБ-3. На нем полностью убрали наружную подвеску бомб. Вместо этого в просторном фюзеляже установили дополнительные кассеты Дер-9. Всего самолет теперь мог нести внутри 36 бомб по 100 кг. За счет демонтажа бомбодержателей под фюзеляжем и крылом, кое-какого оборудования и облегчения самой конструкции выиграли 518 кг. Еще более 100 кг получили за счет уменьшения запаса масла в полтора раза (это внедрили и в серии). Но суммарный вес с бомбами дошел до 20 т. Добавочный бензин и улучшение аэродинамики позволили еще увеличить дальность. 8 августа 1933 г. экипаж Юмашева совершил беспосадочный перелет Щелково-Евпатория-Щелково, сбросив 2500 кг бомб на полигоне в Крыму и покрыв расстояние в 2500 км.