Уже после того, как ТБ-1 сняли с производства, его еще неоднократно модернизировали. Различные изменения вносились как заводами, так и силами воинских частей.
В частности, ставилась задача увеличить радиус действия самолета с нагрузкой в 500 кг бомб до 1000 км. На первом этапе его довели до 800 км. Два дополнительных бензобака подвесили в бомбоотсеке, еще четыре расположили в консолях. Общий запас топлива возрос с 2010 до 3570 л. В бомбоотсеке разместили и дополнительный маслобак, из которого масло гнали в основные баки ручным насосом-альвейером. Поскольку в полете мотоустановка теряла и воду, за правым пилотским сиденьем появился бачок на 45 л, откуда опять же вручную можно было перекачать воду в расширительные бачки у обоих моторов.
Таким образом доработали ТБ-1 № 690. В июне 1932 г. он проходил испытания в НИИ ВВС. Заявленной дальности летчики достигли, но попутно выявили и немало проблем. Полетный вес достиг 8800 кг - намного больше расчетного, хотя для облегчения сняли одну турель Тур-6 и внутренние кассеты Дер-9. Взлететь с таким весом можно было, лишь увеличивался разбег, а вот сесть, если вдруг понадобится, нелегко. Шасси такой нагрузки не выдержало бы. Конструкторы предусмотрели аварийный слив горючего из баков в бомбоотсеке, но клапаны выглядели столь ненадежными, что воспользоваться ими побоялись.
Дополнительные масляный и водяной баки в полете сильно охлаждались. Зимой, при низких температурах, их содержимое могло замерзнуть.
Каждый бак имел свою заливную горловину. Только бензин требовалось залить в 14 отдельных емкостей. Это существенно затягивало заправку.
Тем не менее, конструкцию в целом одобрили. Машина № 690 совершила сначала беспосадочный перелет Монино - Воронеж - Москва (800 км), а затем Монино - Киев - Москва (1557 км), при этом на полигоне в районе Киева летчики сбросили 500 кг бомб. ВВС заказали комплекты дополнительных баков, а самолеты с ними решили переоборудовать отечественными колесами больших размеров (1350x300 мм). ТБ-1 с дополнительными баками имели продолжительность полета 10 - 11 ч.
Дальнейшего увеличения дальности рассчитывали достичь путем облегчения машины и уменьшения состава экипажа. В конце января 1932 г. УВВС сообщило ЦАГИ, что рассчитывает на доведение радиуса действия самолета до 1200 км. Решили попробовать дозаправку бомбардировщика в полете. Этим занималась в НИИ ВВС группа под руководством А.К. Запанованного. Схема была простой. Танкер ("бензиновоз") - биплан Р-5 с дополнительными баками. Он нес шланг, намотанный на ручную лебедку и имевший на свободном конце груз (так называемую "грушу"). Лебедку устанавливали на месте фотоаппарата. Летнаб или механик на заправляемом самолете руками ловил конец шланга и помещал его в приемную воронку.
В июне - июле 1932 г. провели серию экспериментов по заправке специально оборудованного ТБ-1 № 648. Испытания прошли в целом успешно, если не считать того, что ловля "груши" оказалась делом нелегким и опасным. Конец шланга болтался в воздухе, и можно было запросто получить по голове трехкилограммовой гирей. Два стрелка с трудом удерживали шланг, бьющийся на ветру.
Однако система работала. Сначала пробовали переливать воду, затем перешли на бензин. В отчете оптимистично написали: "Испытания выявили сравнительную легкость переливки горючего в воздухе из самолета Р-5 в самолет ТБ-1 при натренированности личного состава". Это давало бомбардировщику лишних 4 ч полета. Позднее в качестве танкера применяли второй ТБ-1.
Любое увеличение веса затрудняло взлет перегруженной машины. Старт пытались облегчить применением ракетных ускорителей, в документах именовавшихся "газовым агрегатом". Разрабатывала их Газодинамическая лаборатория (ГДЛ) в Ленинграде. Шесть пороховых ускорителей монтировались группами по три на верхней поверхности крыла. В крыло заделали дюралюминиевые фермы, передававшие нагрузку на узлы крепления шасси. Сопла были развернуты так, что струи шли выше горизонтального оперения и под небольшим углом к фюзеляжу - конструкторы боялись повреждения обшивки. Воспламенялись ракеты электрозапалом, а камеры одного блока соединялись огневыми трубками.
"Газовым агрегатом" оснастили самолет № 759, проходивший испытания в июле - августе 1933 г. Летал на нем пилот ГДЛ Благин, второй штурвал иногда держал летчик Миндер из НИИ ВВС. Разбег действительно значительно уменьшился: при взлетном весе 8000 кг составлял 140 - 160 м, а без ракет бомбардировщик до отрыва от земли пробегал 520 м.
Но установка не вполне соответствовала требованиям задания. Вес ее составлял 469 кг, из них более 400 кг оставались после взлета бесполезным грузом: несущую конструкцию и камеры ни сбросить, ни даже быстро снять не удавалось. В НИИ ВВС устройство сочли недоработанным. Начальник УВВС Я.И. Алкснис поддерживал продолжение работы и даже предлагал провести войсковые испытания на трех машинах, но постепенно интерес к совершенствованию ТБ-1 упал, и конструкторы переключились на создание подобной установки для ТБ-3.
Неоднократно пытались усовершенствовать вооружение бомбардировщика. Для поражения целей на земле его хотели оснастить пушками. В декабре 1930 г. завод № 39 впервые поставил на ТБ-1 динамореактивную (безоткатную) пушку. Похоже, что ставилась задача просто изучить влияние стрельбы из такого орудия на прочность машины и ее управляемость. 76-мм пушка весом 88 кг стояла вертикально в бомбоотсеке на специальной ферме - "пауке", так что ее ствол выступал на 700 мм вниз, а выходное сопло на 400 мм торчало вверх над обшивкой. Крепление допускало ограниченное перемещение вперед-назад по полету, вбок же ствол не двигался. Какие-либо прицельные приспособления отсутствовали.
Огонь вел пилот, дергавший за шнур. Возле пушки располагался заряжающий, при стрельбе стоявший на маленькой квадратной площадке. Снаряды хранились в ящиках у мест стрелков.
Испытания велись на Кунцевском полигоне в марте 1931 г. Всего за три дня сделали 18 выстрелов шрапнелью по земле без прицеливания. На пилотирование самолета стрельба не повлияла, но при осмотре выявились деформации обшивки и подкрепляющих профилей. Вылетели некоторые заклепки. Ни летчик, ни заряжающий не видели, куда стреляют. Отсутствие связи между ними вызвало немало нестыковок. Заряжающему приходилось лазать по тесному проходу на четвереньках, таская снаряды и стреляные гильзы. Но этот первый эксперимент показал, что бомбардировщик можно вооружить пушкой.
В 1931 г. специально для ТБ-1 спроектировали 76-мм нарезную динамореактивную пушку ДРП-76. Два таких орудия собирались установить по бортам снаружи у средней турели. Саму пушку изготовили, но на самолете не испытывали. В плане Особого конструкторского бюро (Осконбюро) ВВС на 1932 г. значится некая ротативная батарея из четырех стволов калибра 76 мм. Как она выглядела, остается загадкой.
На ТБ-1 хотели смонтировать и химическое вооружение. Планировался специальный вариант машины "для химических целей". В 1931 г. для него проектировали кассеты для сброса ампул с отравляющими веществами (ОВ).
Альтернативно вместо Дер-9 крепились два "химбака" под растворы ОВ с выливными устройствами, общая емкость составляла 750 л.. В пересчете на чистый яд второй вариант был эффективнее, но требовал атак с малой высоты - иначе не обеспечивалась нужная концентрация на местности. При этом самолет мог подвергнуться обстрелу как зенитной артиллерией и пулеметами, так и стрелковым оружием пехоты. Ампульные кассеты позволяли атаковать с больших высот, но вес ОВ уменьшался за счет корпусов ампул. Судя по сохранившимся документам, в обоих случаях ограничились испытаниями, на серийных ТБ-1 никаких устройств для поражения противника ОВ не устанавливали. А вот дымовые завесы с этих машин ставили. С 1932 г. начали поступать импортные дымовые приборы, названные у нас ДАП-200. Дымообразующая смесь вытеснялась из них сжатым воздухом. С 1934 г. несколько усовершенствованную их копию взялись изготавливать на заводе "Компрессор".
Проводилась также модернизация бомбового вооружения. Кассеты Дер-9 позволяли нести внутри фюзеляжа бомбы только сравнительно небольшого калибра. Те, что покрупнее, подвешивались на двух балках Дер-13 под центропланом. Максимально снаружи можно было брать две бомбы по 250 кг; грузоподъемность бомбардировщика при этом использовалась не полностью. Поэтому в НИИ ВВС вели эксперименты с новыми вариантами наружной подвески. В 1931 г. сначала попытались добавить две балки Дер-15 (под 500-кг бомбы) и две Дер-5 для мелких боеприпасов. Затем опробовали вариант из двух Дер-15 и двух Дер-16 (для 100-кг бомб).
В июле 1931 г. на самолете смонтировали комплект из восьми укороченных балок Дер-1 Збис, сведенных в два "агрегата". Все это весило 149 кг. Испытания прошли удачно, но сочли, что столько бомбодержателей не нужно. В феврале 1932 г. проверили конструкцию с четырьмя обычными Дер-13. Выбрали "золотую середину", ограничившись шестью балками, стоящими по три друг за другом и увязанными в единый съемный мост.
Этот вариант был одобрен УВВС. Промышленности заказали партию мостов под обозначением Дер-13-6, которые ставились на бомбардировщики на заводах при ремонте или непосредственно в воинских частях. К середине августа 1932 г. успели модернизировать бомбовое вооружение на 75 машинах.
В период эксплуатации на некоторых самолетах установили моторы BMW VlbE7,3 со степенью сжатия 7,3. Они отличались лучшими высотными характеристиками и развивали максимальную мощность 730 л.с. Позднее применялся и аналогичный вариант М-17, выпускавшийся с конца 1932 г. Но большого выигрыша в летных данных это не дало. Во второй половине 1930-х гг. все еще летавшие машины переоснастили модернизированными двигателями М-17Ф с максимальной мощностью 715 л.с. (при степени сжатия 6,0). По сравнению с использовавшимися ранее, они обеспечивали более высокие летные данные на малых высотах.
В 1931 г. предлагалось часть ТБ-1 выпустить с новыми моторами М-27 (18-ци-линдровыми, мощностью 850 л.с). Но их серийное производство так и не наладили. Не удалось найти никаких следов расчетов модификации под этот двигатель.
ТБ-1 должен был стать первым самолетом "волнового управления". Так называли машины, с которых оператор по радио управлял торпедным катером без команды. Эту работу вели в том же самом ОТБ. Аппаратура обр. 1931 г. делалась специально для размещения в передней кабине бомбардировщика. В 1932 г. на Балтийском флоте хотели иметь первое отдельное звено из четырех ТБ-1 ВУ. Но доводка системы наведения заняла много времени, и реально отряды "волнового управления" стали вооружать прибывшими из Италии летающими лодками С-62Б, которые были маневреннее и мореходнее.
В 1934 г. в НИИ ВВС на одном ТБ-1 смонтировали прожектор. Предполагалось, что этот самолет будет ночью подсвечивать вражеские бомбардировщики, которые потом подвергнутся атаке истребителей. Но прежде чем осветить противника, его надо найти в темноте. А никаких специальных средств обнаружения на борту не имелось. Эксперименты закончились неудачей. К идее "летающего прожектора" вернулись уже в ходе Великой Отечественной войны совсем с другой техникой.
