Советские бомбардировщики произвели должное впечатление в европейских столицах. Заместитель начальника штаба ВВС Хрипин, участвовавший в двух перелетах, написал в своем отчете: «Весь офицерский и инженерный состав с исключительным интересом относился к нашим самолетам, видя в них удачное решение проблемы тяжелого бомбардировочного самолета. Это относится в равной степени к Польше, Австрии и Италии. Все подчеркивают удивление, что столь большой самолет имеет высокие полетные данные. Это подчеркивает, что наш успех в постройке ТБ-авиации реален и это будет учтено командованием европейских воздушных флотов».
Мнения об этих «миссиях доброй воли», высказываемые в европейских газетах, вообще были порой близки к паническим. Так, один из ведущих репортеров британского еженедельника «Индепендед» писал: «Пока в Европе спорят о ценности теории Дуэ, красные уже ее фактически реализовали, продемонстрировав мощные четырехмоторные бомбардировщики, существенно превосходящие британские машины аналогичного назначения», а корреспондент французской «Пти Паризьен» вообще истерически заявил, что «пятьсот русских бомбовозов могут раздавить Европу, как тухлое яйцо…»>{14}.
Тем временем требования к характеристикам бомбардировщика росли, вынуждая продолжать его модернизацию. Следующим шагом стало улучшение его высотных данных. Поднять потолок должны были моторы М-34РН с приводными центробежными нагнетателями. Применение наддува обещало существенно повысить высотные характеристики машины. В серии заменой двигателей не ограничились: была изменена конструкция фюзеляжа и шасси, размах крыла увеличили более чем на два метра.
Существенно расширился и ассортимент бомбового вооружения самолета — от мелких «зажигалок» ЗАБ-1 по килограмму весом и 8-кг осколочных АО-8М2 до двухтонной АФ-2000. Новинкой стало применение «ротативно-рассеивающих» (или по нынешней классификации — кассетных) бомб РРАБ-250, РРАБ-500 и РРАБ-1000. На наружной подвеске ТБ-3РН мог нести химическое вооружение — четыре выливных прибора ВАП-500 и два ВАП-6К.
На 1936 год ВВС заказали 185 ТБ-3РН, поставки в строевые части начались в июне. Приоритет в получении новых бомбардировщиков получили 23-я тбаб в Монино, где велись войсковые испытания, и части ВВС ОКДВА. На Дальний Восток самолеты опять гнали по воздуху. Осуществляла это мероприятие сводная эскадрилья 26-й тбаб, прошедшая переподготовку в Москве. Год спустя на Дальнем Востоке на вооружении 26-й и 28-й тбаб насчитывалось уже 45 ТБ-3РН. Самолеты этого типа поступили и в Ленинградский военный округ. Всего на 1 января 1937 г. ВВС РККА имели 67 ТБ-3РН, около двух третей из них находились в строевых частях.