Впоследствии ТБ-3 также стал танкером: с него заправлялись в воздухе истребители И-5, И-15, И-16.
Несмотря на успешное завершение испытаний по дозаправке в воздухе командование ВВС не приняло названную систему на вооружение. Этот факт может послужить еще одним аргументом против тезиса об агрессивной направленности РККА. Система авиационных вооружений СССР носила чисто оборонительный характер, о чем свидетельствуют и абсолютное численное превосходство истребителей в ВВС РККА, и отказ от дозаправки, хотя тогда, в начале 1930-х годов, эта система опередила свое время.
К тому времени у основной массы летного состава туполевский бомбовоз вызывал чувство законного уважения. Четырехмоторные гиганты оказались достаточно устойчивы в воздухе и покладисты в пилотировании. В отзывах из частей, осваивавших новую машину, отмечалось: «Конструкция корабля ТБ-3 в основном вполне удовлетворительна, прочна и может выдержать самые неблагоприятные условия эксплуатации при условии увеличения надежности моторной группы», «…качество продукции завода № 22 в основном удовлетворительное, за исключением мелких дефектов… Наличие многих вмятин на обшивке, прорывов гофра, забоин, трещин около заклепок и в других местах, трещины в узлах, недотяжка болтов, отсутствие шплинтовки соединений… Бензиновые баки текут, главным образом по швам…» Краска, которой покрывали самолет, оказалась непригодной для металла — шелушилась, пузырилась и отлетала. В инструкции по эксплуатации печально констатировали: «…окраска, легко сползающая под влиянием дождя, а зачастую и просто в полете, не может выдержать даже бережного обмывания мягкими тряпками».
Особые нарекания вызывала установка мотора: разрушались водорадиаторы, текли и обрывались трубопроводы, порой ломались коленчатые валы двигателей. В строевых частях столкнулись и с другими неприятностями, например, трещинами в горизонтальных трубах тележек шасси. Свой вклад в эту картину внесли примитивные условия обслуживания на полевых аэродромах. Так, для того чтобы собрать ТБ-3, в частях попросту копали огромную яму с профилированными откосами, укладывали туда секции и соединяли их болтами. Это было куда легче, чем изготовление предписанной регламентом сложной многоярусной системы выставленных по нивелиру козлов.
Несмотря на впечатляющие характеристики новых бомбардировщиков, имелись и определенные недостатки, главным из которых была сравнительно небольшая дальность полетов машины подобного класса. Необходимость увеличения этого параметра особенно ощущалась в Забайкалье и на Дальнем Востоке, где потенциальные цели далеко отстояли от советской границы. В частях практиковали облегчение бомбардировщиков за счет снятия подкрыльевых башен, отдельных балок, а иногда и кассет, что экономило до 400 килограммов.
В 1933 году нашли и другие способы увеличения радиуса действия ТБ-3. Во-первых, начали летать на обедненных топливных смесях (много воздуха — мало топлива). При правильной регулировке карбюраторов это давало примерно 15-процентную прибавку к дальности полетов. Во-вторых, попробовали перейти со штатной для двигателя М-17 [33]бензино-бензольной смеси на этилированный бензин.
В июне 1933 года два самолета, пилотируемые M. M. Громовым и А. Б. Юмашевым, за счет применения обедненной смеси и этилированного бензина показали дальность 3150 километров. Члены экипажей получили благодарность Реввоенсовета и денежную премию. Два месяца спустя Юмашев поднял в воздух модифицированный облегченный ТБ-3, с которого полностью убрали наружную подвеску бомб. Вместо этого в просторном фюзеляже установили дополнительные кассеты Дер-9. Теперь самолет мог нести на внутренней подвеске 36 стокилограммовых бомб. За счет «борьбы с весом» конструкторы выиграли более полутонны.
Все эти доработки проводились при самом непосредственном, постоянном и требовательном участии Андрея Николаевича.
Выступая 14 июля 1933 года на первой партийно-технической конференции КОСОС ЦАГИ, Андрей Николаевич удовлетворенно говорил: «…самолет ТБ-3 теперь строится всего за 18 тысяч рабочих часов. Что это за цифра? А вот что: американцы тратят 27 тысяч часов на трехмоторный самолет с двигателями по 200 л. с, причем все мелкие детали они получают со стороны. Мы же тратим теперь на самолет типа ТБ-3 только 18 тысяч часов. Это достижение получается как за счет серийности, так и за счет простоты конструкции»
Вообще 1933 год стал для 45-летнего Туполева годом наград. В феврале он был избран членом-корреспондентом АН СССР, в мае ему было присвоено звание заслуженного деятеля науки и техники, а в декабре, вслед за получением орденов Ленина и Красной Звезды, он был награжден орденом Трудового Красного Знамени СССР, учрежденным в 1928 году.