Конструкторы прекрасно понимали, что излишняя спешка в работе пользы не принесет. Даже Петлякову, который обладал непревзойденным опытом создания самолетов ТБ-1 и ТБ-3, для строительства опытного образца потребовалось более трех лет. Конструкторские работы были начаты в марте 1930 года. В новом самолете предполагалось сохранить и одновременно развить общие технические решения конструкции ТБ-3. Размах крыльев увеличился, по сравнению с предшествующей моделью, с 39,5 м до 52 м. Если на опытном образце ТБ-3 стояли четыре 600-сильных мотора «Конкерор» фирмы «Кертисс», то на новой машине предполагалось установить шесть микулинских М-34 мощностью 500-680 л.с. Вместе с тем и конструкторский коллектив Туполева, и ЦАГИ рассматривали ТБ-4 лишь как модель будущего семидесятитонного самолета, выполненную вполовину реальных размеров.

Сечение крыла увеличили до размеров, при которых механик мог ползком, в том числе и во время полета, через специальный туннель добраться до любого из четырех моторов, установленных на передней кромке крыла, и выполнить необходимые ремонтные работы или регулировки. Пятый и шестой двигатели монтировались на пилонах над центральной частью фюзеляжа, причем один устанавливался в тяговом, а другой – в толкающем положении. На стоянке створки мотогондол открывались вниз и образовывали лесенки для предполетного и послеполетного осмотра и обслуживания. В фюзеляже было предусмотрено два больших бомбовых отсека: один впереди стойки основного шасси, а другой – сзади. Каждый бомбовый отсек имел длину 5 м, а ширину и высоту – по 1,8 м. Стандартная бомбовая нагрузка самолета достигала четырех тонн, но, учитывая большой запас конструкции по максимальному взлетному весу, ТБ-4 мог принять на борт до 10 т авиационных бомб. Вооружение самолета включало десять пулеметов и две 20-миллиметровые авиационные пушки с изменяемым углом стрельбы. Штатный экипаж ТБ-4 состоял из восьми человек, а в варианте полного укомплектования бортовыми стрелками достигал двенадцати человек.

Опытный образец ТБ-4 был построен на заводе АГОС-ЦАГИ на улице Радио. Затем его разобрали и по земле перевезли на Ходынское поле.

3 июля 1933 года летчик Михаил Громов запускает двигатели самого большого в мире самолета… Несколько минут прогрева – и ТБ-4 выруливает на взлетную полосу. Гигант поднимается в воздух. Управлять самолетом, в отличие от его предшественников, физически гораздо тяжелее. Громов сразу замечает: чтобы удерживать штурвал и педали, нужно огромное, почти невероятное усилие! Тем не менее летчик благополучно сажает самолет, и наступает черед конструкторской бригады. Решено увеличить площади рулей направления и высоты. Через несколько недель Громов вновь взлетает на обновленном самолете. Теперь обнаруживается другая крайность: при малейшем крене на правый борт, если обеими ногами не давить на левую педаль, правая самопроизвольно уходит в пол. Возникает реальная угроза перехода крена в штопор. Конструкторам потребовалось немало времени, чтобы устранить все недостатки и довести летные характеристики до расчетных.

Тем не менее ТБ-4 не оправдал надежд, которые на него возлагались. Дальность полета с пятью тоннами бомбовой нагрузки составляла 775 км, с четырьмя тоннами – 1 000 км. При этом с двумя тоннами авиабомб на борту (т. е. со штатной бомбовой нагрузкой ТБ-3) дальность достигала 2 200 км – на 120 км меньше, чем у ТБ-3. Если рабочий потолок ТБ-3 составлял 7 740 м, то ТБ-4 с четырьмя тоннами бомб поднимался всего на 2 750 м. Говорить об улучшении конструкции ТБ-3 не приходилось, и в конце 1933 года работы над проектом были полностью свернуты.

В 1933 году ЦАГИ получает задание создать тяжелый бронированный штурмовик. Проект получает наименование АНТ-17 (военные называют его ТШБ – «тяжелый штурмовик бронированный»). Самолет предназначался для поражения наземных сил в тылу противника, и броня требовалась для защиты от огня с земли.

Туполев задумал создать летающую бронированную машину, способную нести до тонны броневой защиты, причем не менее трети всей брони должно было входить в состав несущих элементов фюзеляжа. Для самолета были выбраны микулинские двигатели М-34. Бортовое вооружение состояло из шести пулеметов, в том числе одного спаренного на поворотной турели и четырех курсовых в фиксированном положении. На внешней подвеске крыльев можно было разместить до полутора тонн авиабомб.

Некоторое время спустя командование ВВС изменило свои взгляды на боевое применение штурмовой авиации, и проект АНТ-17 пришлось свернуть, не завершив постройку опытного образца.

Вариант конструкции АНТ-7/Р-6, который предполагалось использовать в качестве ТШБ (см. описание АНТ-17). Проект свернут. Постройка опытного образца не начиналась.

Проект отменен.

АНТ-20

В октябре 1932 года советский журналист Михаил Кольцов выдвинул идею постройки «гигантского аэроплана» в ознаменование сороковой годовщины творческой деятельности Максима Горького. С учетом того, что Горький был одним из любимых писателей Сталина, идея получила широкую поддержку. Среди населения был организован сбор средств на этот проект. Удалось собрать почти восемь миллионов рублей. Сконструировать и построить самолет поручают ЦАГИ под руководством Туполева. Проекту присваивается индекс АНТ-20. (К слову сказать, пять лет спустя, в 1937 году, Михаил Кольцов был арестован и казнен без суда).

Проектирование было выполнено довольно быстро. Самолет, заложенный 4 июля 1933 года, был построен уже 3 апреля 1934 года. Ему суждено было стать самым большим в мире. (На Западе к числу машин такого размера относились самолет «Геркулес» фирмы «Хьюз» – летающая лодка, построенная на тринадцать лет позже и оторвавшаяся от земли во время своего единственного полета всего на четыре метра, и самолет «Брабазон» компании «Бристоль», первый полет которого состоялся только в 1949 году). Ввиду необычно больших, по меркам тридцатых годов, габаритов (длина 32,5 м, размах крыльев 63 м), конструкцию самолета, за основу которой была взята конструкция АНТ-16/ТБ-4, особенно не усложняли. Туполев оставил проверенную металлическую гофрированную обшивку фюзеляжа, крыльев и оперения. Фюзеляж делился на пять отсеков, скреплявшихся между собой высокопрочными болтами.