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.
