Поиск оптимальных конфигураций подталкивал к варианту с одним «паразитным» истребителем, но закатывать самолет на «спину» бомбардировщика было тяжело, а под фюзеляжем он не помещался. Родилась идея взлетать раздельно и причаливать к ТБ-3 в полете. «Звено-5» состояло из носителя ТБ-3 и одного истребителя И-Z, стыковавшегося к нему специальной опускаемой трапецией. Механизм делал эту процедуру вполне безопасной (было несколько случаев, когда самолеты-носители " повреждались винтами или колесами шасси истребителей, но это ни разу не привело к аварии). 23 марта 1935 года летчик Степанчонок впервые в мире в полете пристыковался к другому самолету — ГБ-3, который вел П.М. Стефановский.
"Звено-5"
На истребитель И-Z возлагались большие надежды. Считалось, что его 76-мм динамореактивные пушки можно будет использовать и для борьбы с самолетами противника, и против зенитных батарей. Но испытания показали низкую эффективность и ненадежность этого оружия, да и сам И-Z Григоровича существенно уступал новому скоростному истребителю Поликарпова И-16. Два таких самолета подвешивались под крыло ТБ-3 в системе «Звено-6», вышедшей на испытания в августе 1935 года. По своим эксплуатационным и летно-тактическим данным это оказался наиболее приемлемый вариант системы. Подвеска была надежной, а скорость и дальность полета уменьшались по сравнению с обычным ТБ-3 с наружной подвеской бомб незначительно.
В ноябре 1935 года на испытания вышел самый мощный вариант системы, именовавшийся просто «Звено» (без цифры), или «Авиаматка». Под крылом крепились два И-16, над ним — два И-5, в полете между опор шасси пристраивался пятый самолет И-Z. Испытания системы прошли быстро — с 15 по 22 ноября 1935 года, особых технических проблем не было, но стало ясно — этот вариант слишком громоздок, а состав самолетов на борту «матки» неоправданно разнороден.
У Вахмистрова появилась новая идея: тяжелый бомбардировщик менее всего пострадает от действий вражеской ПВО, если сам не будет к ней приближаться, а вместо нет удар нанесут скоростные и маневренные пикировщики. Они и уложат бомбы гораздо точнее, с отклонением в несколько метров, тогда как разброс бомб у ТБ-3 достигал 100 м. «Составной пикирующий бомбардировщик» (СПБ) представлял собой носитель ТБ-3 4М-34РН, под крылом которого подвешивались два специально модифицированных И-16, каждый из которых вес по две фугасные авиабомбы ФАБ-250. С нагрузкой в 500 кг И-16 самостоятельно взлететь не мог, но в воздухе вел себя прилично.
В июле 1938 года летчик П.М. Стефановский поднял в первый полет носитель СПБ, а подвесные И-16 пилотировали Николаев и Таборовский. Максимальная скорость сцепки была 268 км/ч, что не на много меньше, чем у ТБ-3 в самом лучшем варианте без внешней подвески бомб (290…300 км/ч). Крейсерская скорость была 230 км/ч. В 1939 году система СПБ была принята на вооружение.