Были и проблемы с теплонапряженностью, с неустойчивой работой на малом газу. С повторных государственных испытаний в сентябре 1934 г. М-34РН сняли – прогорели поршни и разрушились поршневые кольца. Доводка мотоустановки велась совместно заводом №22, НИИ ВВС, ЦИАМ и моторным заводом №24.
Второй причиной задержки внедрения новой модификации в производство стало изменение требований к стрелковому вооружению. Серийные ТБ-3Р имели максимальную скорость полета около 250 км/ч. В ходе их эксплуатации в частях выяснилось, что уже при 200 – 220 км/ч вести прицельный огонь с открытых установок невозможно, а при 250 км/ч даже нельзя повернуть турель вперед. 2 октября 1934 г. УВВС предложило отодвинуть срок предъявления эталона с моторами М-34РН при условии модернизации его вооружения. В носовой части предполагалось установить электрифицированную экранированную (закрытую) турель, сместив ее вниз от положения старой Тур-6, чтобы улучшить пилотам обзор вперед. Среднюю и кормовую установки тоже надлежало экранировать и механизировать. В перспективе собирались во всех этих точках установить пушки ШВАК.
В план на 1934 г. были заложены 100 ТБ-3РН. Но уже в сентябре нарком тяжелой промышленности Орджоникидзе предложил урезать эту цифру вчетверо. Алкснис бурно протестовал, но потом вынужден был сдаться: «…оценивая действительное положение… приходится согласиться с предложениями Народного Комиссара Тяжелой Промышленности…» План сократили до 25 машин, но и их в 1934 г. не построили. Более того, доводка эталонного ТБ-3РН заняла фактически ещё год. Например, в мае 1935 г. выявилась проблема с конденсацией смеси в нагнетателе. Жалобы дошли до самого Ворошилова, который начал угрожать ГУАП отказом от приемки самолетов с М-34РН.
Завод №24 бился с освоением серийного выпуска двигателей. Нагнетатели упорно разваливались. Выяснилось, что их корпуса не соответствуют опытному образцу, испытывавшемуся в ЦИАМе: они были тоньше, с более резкими переходами толщин и многочисленными дефектами литья. Лишь в октябре 1935 г. получили первую партию по-настоящему годных двигателей.
К этому времени ВВС опять предъявили к самолету новые требования. Теперь хотели сменить тележки обратно на одиночные колеса большого диаметра, но уже отечественные и тормозные. В итоге эталон доводился заводом и НИИ ВВС почти весь 1935 г. Потом подсчитали, что на доводку ушло вчетверо больше времени, чем планировали. Лишь в октябре опытный самолет завершил государственные испытания и был одобрен как «эталон 1936 г.» Бомбардировщик существенно изменился в отношении планера, оборудования и вооружения. Пропал характерный уступ носовой части фюзеляжа. Размах крыла увеличился более чем на 2 м. От парных тележек перешли к большим тормозным колесам диаметром 2 м. Моторы получили новые капоты и радиаторы. Теперь они вращали четырехлопастные винты диаметром 4,1 м. Винты по-прежнему были деревянными и фиксированного шага, что уже было явным архаизмом. Правда, в дальнейшем предполагалось поставить металлические винты изменяемого шага, которые испытывались в НИИ ВВС в 1935 г.
