В 1931 г. концепция воздушного авианосца перешла в стадию практической реализации. Предполагалось, что истребители-паразиты в случае появления противника будут отцепляться от матки и защищать бомбардировщики. В первых экспериментах принимали участие два истребителя И- 4 и бомбардировщик ТБ-1, истребители крепились к верхней плоскости крыла матки. Система, получившая наименование «Звено-1» успешно прошла испытания в 1931 г. За ней последовали более амбициозные комбинации от «Звена-2» до «Звена-5», в носителя выступал четырехмоторный бомбардировщик ТБ-3. На матку подвешивались истребители И-5 и И-Z. В 1934 г. появилось «Звено-6» – бомбардировщик ТБ-3 и два истребителя И-16. Истребители подвешивались под плоскостью крыла носителя. Каждый истребитель крепился к плоскости матки в трех точках. «Звено-6» испытывалось в течение двух лет. Результаты испытаний оказались блестящими, они оправдали самые радужные надежды создателей. В 1935 г. Вахмистров предложил систему из носителя ТБ-3 и пяти самолетов- паразитов: двух И-16. двух И-5 и одного И-Z. Последний подсоединялся к бомбардировщику уже после взлета. Инженер не остановился – Вахмистров работал над «Авиаматкой», способной нести восемь истребителей И-16! Два «ишачка» подвешивались непосредственно под крылом, а шесть, сгруппированных в группы по три машины, подсоединялись в воздухе к специальным рамам. Шесть истребителей должны бели лететь на привязи к ТБ-3, подпитывая свои работающие моторы горючим из топливных баков авиаматки. Расчетное время патрулирования авиаматки с восьмью истребителями составляло 6.5 часа. На практике, однако, ТБ-3 никогда не летал более чем с двумя И-16 под крылом, а опыты по перекачке топлива в полете ограничились несколькими успешными испытаниями.
Устройство подсоединения И-16 в полете представляло собой убираемую трапецию с вильчатым ухватом посредине. Контакт самолета и матки проходил на скорости 150-170 км/ч, экипаж бомбардировщика должен был вручную подвести вилку с замком к узлу крепления истребителя. Несколько успешных контактов истребителя и бомбардировщика произвели в 1938 г. летчики-испытатели НИИ ВВС Степан Супрун и Петр Стефановский. Правильность концепции получила экспериментальное подтверждение, но дальнейшая разработка «Звена» из восьми самолетов-паразитов была прекращена.
В 1938 г. Вахмистров сконцентрировал свои усилия на системе, состоящей из носителя ТБ-3 и двух И-16, выступавших в роли пикирующих бомбардировщиков. Каждый «ишачок» нес по две 250-кг бомбы. Использование авиаматки увеличивало радиус действия И-16 на 80%. Бомбардировщик с двумя истребителями под крылом покрывал расстояние в 2500 км. В районе цели командир ТБ-3 давал команду летчикам истребителей на переход к самостоятельному полету. Летчикам И-16 требовалось слегка отдать ручки от себя. При достижении отрицательного угла атаки 3°. 30 мин. замки, удерживавшие истребители под крылом бомбардировщика, размыкались автоматически. Истребители дальше летели к цели и возвращались на базу самостоятельно. С двумя подвешенными авиабомбами массой по 250 кг истребитель И-16 тип 5 разгонялся на высоте 2500 м до скорости 410 км/ч. а его потолок составлял 6800 м. максимальная скорость пикирования – 650 км/ч. После сброса бомб И-16 мог вести воздушный бой, как обычный истребитель. Необычная концепция могла продлить жизнь в боевых частях абсолютно устаревшим тяжелым бомбардировщикам ТБ-3. «Звено СПБ» успешно прошло испытания в 1938 г., после чего нарком обороны маршал Ворошилов и нарком ВМФ Фриновский одобрили принятие «Звена СПБ» на вооружение ВВС и морской авиации. В октябре приказ Комитета обороны подписал Молотов: