В то же время определенные преимущества у СССР были. Во-первых, росла научно-прикладная мощь ЦАГИ, во-вторых, советское государство было способно сконцентрировать для деятельности в нужном направлении требуемое число людей. Правда, концентрация эта зачастую достигалась в ущерб квалификации.
Туполев, назначенный 3 декабря 1930 года главным конструктором и начальником АГОС ЦАГИ, осознавал и имевшиеся преимущества, и объективные недостатки развития индустриализации в пока еще крестьянской стране. Вступив в должность, он незамедлительно предпринял первые шаги для создания ЗОКа — завода опытных конструкций.
Строительство нового завода начиналось одновременно с наиболее кропотливой и напряженной работой по постановке в серию тяжелого АНТ-6 (ТБ-3) и подготовкой к летным испытаниям АНТ-14. Приказ Всесоюзного авиационного объединения (ВАО), согласно которому ЦКБ завода № 39 объединялось с АГОС ЦАГИ в единое конструкторское бюро самолетостроения — ЦКБ ЦАГИ, появился 17 августа 1931 года. Начальником ЦКБ ЦАГИ назначался H. E. Пауфлер, руководителем конструкторского отдела — С. В. Ильюшин. Тогда чиновники делили лишь должности, а не собственность. Для многих это закончилось катастрофой. В мае 1932 года ЦКБ преобразовалось в СОС — сектор опытного строительства (заместителем начальника ЦАГИ по СОС стал С. В. Ильюшин) с самостоятельными отделами, руководить одним из которых, конструкторским (КОСОС), назначили А. Н. Туполева. По мнению многих, это была громоздкая, надуманная и тяжеловесная схема, мешавшая не только развитию производства, но и просто нормальному ходу работ.
«Творческая деятельность ЦАГИ в новых условиях не только не развивалась, но, наоборот, стала спадать, — вспоминал один из ближайших сподвижников Туполева И. Ф. Незваль. — Конечно, ни руководство ЦАГИ, ни его общественность, ни сам Андрей Николаевич после ряда столь блестящих успехов и признанных достижений в области отечественной авиации не могли мириться с создавшимся положением. Началась острая борьба за восстановление прежних прав и условий работы ЦАГИ и ОКБ Туполева. Много было написано докладных и писем в различные инстанции, много было проведено переговоров и в ВСНХ, и в ВВС, и в СНК, и в ЦК партии. Тем не менее, эта „свадьба“, как ее называли в народе, продолжалась до весны 1933 года, когда эти организации были, наконец, разделены».
Приказом начальника ГУАП П. И. Баранова, столь много сделавшего для развития советской авиации и столь высоко ценимого Туполевым, изданным 13 января 1933 года, положение было в какой-то степени восстановлено. Надо ли говорить, что именно чиновничьи дрязги, в то время помноженные на понятия классовой непримиримости, более всего выматывали силы Андрея Николаевича, заставляли отвлекаться от проектирования новых машин, от строительства столь нужных зданий ЗОК и КОСОС.
…Еще в сентябре 1933 года на ТБ-3 поставили двигатели М-34Р из пробных партий с новыми винтами диаметром 4,4 метра. Винты большего диаметра были установлены по личному распоряжению Туполева. Но заменой двигателей и винтов конструкторы не ограничились. За счет установки редуктора вал винта сместился вверх, что привело к необходимости изменить капоты. На самолете полностью переделали хвостовую часть. В фюзеляже появилась дополнительная секция, где разместили кормовую турель Тур-6 с парой пулеметов ДА.
С 27 сентября по 6 октября 1933 года провели заводские испытания опытного самолета, а с 19 октября — государственные. Испытания показали, что летные характеристики резко улучшились, несмотря на прирост взлетного веса (на 1,46 тонны). Вариант с двигателем М-34Р сделали на 1934 год эталонным и приняли к серийной постройке, несмотря на то, что двигатели и винтомоторная группа в целом не соответствовали требованиям надежности. Фактически же самолет-эталон, полностью аналогичный машинам первой серии, появился с задержкой — только в середине мая 1934 года. Задержка была связана с отсутствием некоторых агрегатов новой моторной установки, производство которых еще только осваивалось заводами-поставщиками. После освоения их выпуска последовали повторные заводские испытания с целью отлаживания винтомоторной группы.
Серийные ТБ-3 с моторами М-34Р имели целый ряд отличий от опытной машины: костыль заменили хвостовым колесом, заполненным пенорезиной (гусматиком), ликвидировали входную дверь на правом борту (теперь экипаж пользовался входным люком снизу в носовой части), сняли коки винтов, ввели триммер на руле направления, после чего компенсирующий механизм стал уже не нужен, сняли первую верхнюю турель Тур-5, на центроплане появились люки со ступеньками для вылезания на крыло, ведущие из довольно просторного тоннеля, по которому механики могли подобраться к моторам. Раньше оба верхних стрелка размещались на откидных сиденьях. Теперь сиденье осталось одно, оно не складывалось и было меньше по размеру. Существенно модифицировали оборудование самолета: поставили авиагоризонт, фотоаппарат «Поттэ-1Б» (созданный еще в Первую мировую войну) заменили более современным АФА-15, установили линию электропневматической почты системы Агафонова между штурманом и радистом. Усовершенствовали систему отопления кабин от выхлопных газов двигателей, причем из-за доводки этого устройства дважды меняли форму выхлопных коллекторов.