В ЦАГИ под руководством А. Н. Туполева проектирование началось уже в декабре 1925 г.. но из-за большой сложности конструкции оно заняло три года. Первый компоновочный чертеж самолета, названного АНТ-6, был готов в начале 1927 г. До этого момента УВВС неоднократно пересматривало техническое задание, что вынуждало конструкторов переделывать уже выполненную часть работы. В одном из случаев появилось даже требование о возможности установки машины на поплавки. В конце концов от него отказались, не предусмотрели использование некоторых узлов самолета для летающей лодки. Двигатели собирались заказать за границей. Сперва рассчитывали на моторы фирмы "Паккард" по 800 л. с., но в итоге купили Кэртис "Конкверор" (600 л. с. ), рядные V-образные водяного охлаждения.
18 февраля 1929 г. Остехбюро заключило с ЦАГИ договор на постройку опытного образца "металлического самолета типа бомбовоз", который предстояло сдать к 1 июля следующего года Проект сохранил многие фамильные черты предыдущей конструкции Туполева ТБ-1. Это тоже был цельнометаллический свободно-несущий моноплан с крылом толстого профиля и гофрированной обшивкой, но значительно больших размеров и оснащенный не двумя, а четырьмя двигателями, в октябре в мастерских ЦАГИ начали сборку опытного самолета. Работы сдерживались нехваткой специалистов. дефицитом материалов и оборудования. а главное – общим отставанием советской промышленности, зачастую не способной обеспечить самолетостроение необходимыми материалами, полуфабрикатами и готовыми изделиями. Кое-что пришлось покупать за границей, например, полуоси шасси. Ситуация ОСЛОЖНЯЛОСЬ и тем. что в декабре 1929 г, УВВС вновь изменило задание, подняв требования по грузоподъемности, дальности и потолку.
21 февраля 1930 г. состоялась макетная комиссия. Она порекомендовала ввести для защиты нижней полусферы дополнительные стрелковые точки под крылом. 21 марта прошла вторая макетная комиссия, утвердившая макет в целом с рядом изменений по оборудованию. На этой стадии в качестве альтернативы "Конкверорам" уже рассматривались немецкий BMW VI, которые в СССР собирались выпускать по лицензии.
1* Особое техническое бюро по военный изобретениям при НТО ВСНХ.
Первый экземпляр АНТ-6 с двигателями Curtis V-1550 Conqueror. Центральный аэродром, 31 октября 1930 г.
АНТ-6 с двигателями "Конкверор" по время госиспытаний. Февраль 1931 г.
Продувочная модель ТБ-3 с двигателями BMW VI
АНТ-6 с BMW VI на госиспытаниях в НИИ ВВС. Май 1931 г.
АНТ-6 с BMW VI после доработок, проведенных по итогам госиспытаний. Январь 1932 г.
К 28 сентября опытный АНТ-6 с моторами "Конкверор" был в основном готов. 31 октября его подготовили к испытаниям, но из-за ряда дефектов они начались только 22 декабря Первый полот. в котором самолетом управлял экипаж М. М. Громова, чуть не закончился аварией – разболтались сектора газа, не имевшие надежной фиксации. Всего к 20 февраля 1931 г. совершили 10 полетов (на колесах и на лыжах). Их итогом стала высокая оценка: "Самолет по своим летным данным вполне современный тяжелый бомбардировщик, стоящий на одном уровне с лучшими иностранными самолетами". Можно даже сказать, что испытатели поскромничали ни одна страна мира тогда не имела самолета, подобного АНТ-6. Машину рекомендовали в серию, но с двигателями BMW VI (их советский аналог назвали М-17).
25 апреля ЦАГИ выставил на испытания доработанный АНТ-6 с моторами BMW VIE 7. 3 в 730 л. с. и увеличенным оперением. Винты теперь были деревянные типа ЦАГИ, вместо стоявших ранее стальных американских. С 29 апреля по 23 августа этот самолет испытывали в НИИ ВВС, но полную программу выполнить не удалось – слишком быстро износились огромные покрышки фирмы "Палмер", не рассчитанные на столь большой вес. Бомбардировщик ещё раз доработали – у него появилось новое шасси в виде тандемных тележек с колесами меньшего диаметра, оснащенными отечественными покрышками. В дополнение к турели Тур-6 в носу и двум Тур-5 в задней части фюзеляжа (каждая со спаркой пулеметов ДА) под крылом смонтировали оригинальные выдвижные стрелковые точки – "штаны": эдакие кресла с обтекателями для ног стрелка, оснащенные шкворневыми установками с ДА. Увеличили площадь стабилизатора, смонтировали бомбовое вооружение. Государственные испытания модернизированного образца проходили с 10 января по 21 февраля 1932 г. По их результатам АНТ-6 приняли на вооружение ВВС РККА под обозначением ТБ-3.