Далее настал этап проектирования будущих «летающих батарей». Для ТБ-3 предлагался вариант из двух 76-мм пушек обр. 1927 г. в крыле и одной 45-мм полуавтоматической на передней или одной из задних турелей. Для Р-6 предусматривали одну 76-мм пушку в фюзеляже по оси машины и одну 45-мм на турели сзади. Но выбрали еще более мощный вариант вооружения.

В середине 1935 г. государственные испытания проходил уже не экспериментальный, а боевой вариант пушечного ТБ-3 — «объект Г-52». В носовой части его фюзеляжа разместили 76-мм зенитное орудие обр. 1931 г. (в доработанном виде — Г-52/л), а в консолях — по одной полковой пушке обр. 1927 г. (Г-52/к). В крыле пушки крепили к лонжеронам. Крыло дополнительно усилили трубчатыми тягами и дюралевыми профилями. Орудия заряжались вручную. Толщина крыла позволяла артиллеристам находиться у пушек; Только работать им приходилось сидя с вытянутыми ногами, спиной к носку крыла. Снаряды лежали на стойках, прикрепленных к верхним и нижним стрингерам крыла. На каждую пушку имелось 12 снарядов.

Для размещения центральной пушки кабину штурмана перенесли в фюзеляж, к первой задней турели, а нос самолета укоротили и полностью лишили остекления. Ствол проходил по коридору между сиденьями пилотов и торчал на 250 мм наружу. Во время отката дульный срез уходил назад до 4-го шпангоута. Артиллерист располагался в центроплане. Там ему было весьма просторно. Боезапас у центральной пушки был больше, чем у крыльевых — 20 снарядов.

Самолет сохранял бомбовые кассеты в фюзеляже и мог взять 1000 кг бомб.

Предполагалось, что группы «летающих батарей» будут идти впереди основного соединения бомбардировщиков и расчищать им дорогу. Залп трех пушек поражал осколками 10000 куб.м — примерно такое пространство занимало звено тогдашних истребителей. Перед ними ставилась также задача уничтожения аэростатов заграждения, либо непосредственно осколочными снарядами, либо перебивая их тросы шрапнелью Гарфа (части которой скреплялись тросиками).

«Летающие батареи» могли использоваться и в обороне. Имея большую дальность стрельбы, они могли стрелять по бомбардировщикам противника из-за пределов эффективного поражения их вооружением. В первую очередь, они могли расстроить боевое построение, после чего в дело вступали обычные истребители или машины, стартовавшие с других ТБ-3 — «летающих авианосцев».

Г-52 мог работать и против наземных целей. Стреляя сверху вниз, он получал преимущества в дальности полета снаряда. Центральная пушка могла поразить цель за 18 км от самолета, не входя в зону стрельбы зенитной артиллерии, обороняющей объект. Конструкторы считали, что целями могут являться аэродромы, корабли, мосты, железнодорожные узлы, нефтепромыслы, города.

Первые заводские испытания проводили на полигоне под Ногинском в августе 1935 г. Сначала стреляли на земле. Из экипажа на борту находился только стрелявший, но ко всем креслам привязали по собаке. Опять боялись, что отдача если не разрушит конструкцию, то будет болезненной для людей — ведь новая центральная пушка была гораздо мощнее полковой. Но все прошло нормально. В отчете записали: «Состояние собак — нормальное». И с седьмого выстрела на борту находился полный экипаж — девять человек.

29 августа сделали первый выстрел в полете. Сделали девять выстрелов по цели на земле (щиту), но ни разу не попали. Стреляли с высоты 600 м с дистанции около 2 км, с пологого пикирования. Впечатление о выстреле: «...самолет испытывает легкое содрогание».

Наводка могла осуществляться только разворотом всего самолета, поскольку пушки закрепили неподвижно. Стреляли залпом, а сигналом служило загорание на командном щитке красной лампочки. Неприятным сюрпризом оказался разворот самолета за счет несинхронной стрельбы пушек в крыле: один дернул за шнур чуть раньше, другой — чуть позже. Избавиться от этого при подобной схеме управления огнем было невозможно.

В сентябре 1935 г. Г-52 проходил государственные испытания в НИИ ВВС. Там сделали 62 выстрела. Деформаций планера не обнаружили. Общий вывод испытателей гласил: «Проведенные стрельбы на земле и в воздухе показали принципиальную возможность стрельбы из откатных 76-мм пушек (обр. 27 и 31 г.), установленных на самолете ТБ-3, что является первым опытом как у нас в СССР, так и по имеющимся материалам — за границей». В числе недостатков указали на низкую скорострельность (4-5 выстрелов в минуту, при удвоении расчетов — 8-10), невозможность регулировки установки орудий, малый боезапас (Гроховский предлагал сделать «погреба» в бомбоотсеке), несинхронность стрельбы, разные баллистические характеристики пушек (снаряды летели по разным траекториям, и при увеличении дальности стрельбы разброс попаданий значительно увеличивался), отсутствие гильзоулавливателя у зенитной пушки.

Теоретики из Военно-воздушной академии уже разрабатывали сценарии возможных боевых операций с применением «летающих батарей». Начальник инженерно-командного факультета писал: «Установка пушки 76 мм калибра с нормальной начальной скоростью открывает новую эру в области вооружения самолетов». Г-52 собирались применять для поддержки воздушных десантов и использовать в качестве подвижных зенитных батарей...

В дальнейшем предлагалось сделать пушечные установки подвижными, снабдить артиллеристов дальномерами и полуавтоматическими прицелами, сконструировать прибор для автоматической установки дистанционных трубок. Замахиваясь еще дальше, фантазировали об эскадрах «летающих батарей» с единой системой управления огнем, где флагман бы мог сосредотачивать всю мощь артиллерии соединения на выбранных им целях, непосредственно управляя их орудиями по радио.

Гроховский, хоть и был большим фантазером, намечал на будущее более реальные цели. Следующим этапом должен был стать ТБ-ЗР с тремя мощными зенитными пушками обр. 31 г. В акте утверждения отчета о госиспытаниях (датированным октябрем 1935 г.) было написано: «...заказать в 1935 г. серию самолетов ТБ-3 М-34Р в 12 шт. с установкой на них 2-х пушек обр. 1927 г. и одной зенитной обр. 1931 г. со сроком изготовления 1-го декабря с.г.». В дальнейшем Гроховский думал создать специальный самолет с усиленной конструкцией для вооружения тяжелыми орудиями. Рисунки подобных конструкций в его альбомах сохранились. Одна из таких машин явно использует узлы ТБ-3, но с новым, гораздо более узким фюзеляжем, в котором нет ненужных бомбоотсеков.

Но концепция ТБ-3 с пушками имела много противников. Еще в июне 1932 г., когда Гроховский только высказал эту идею, тогдашний начальник НИИ ВВС Бузанов в письме к Алкснису доказывал, что Р-5 с подвеской восьми-десяти реактивных снарядов может сделать то же самое и при этом обойдется вшестеро дешевле, а обладая лучшей маневренностью и меньшими размерами, сам окажется менее уязвимым. Работу Гроховского закрыли. Ни одного серийного Г-52 не построили.

С тех пор, как в годы Первой мировой войны впервые применили аэростаты заграждения, авиационные специалисты неоднократно пытались найти «противоядие» этому средству ведения боевых действий. Летом 1936 г. командующий 1-й армией особого назначения (АОН-1) В.В. Хрипин на сборах комсостава в Звенигороде предложил подчиненным подумать над способами прорыва через аэростаты. Летчик 7-й крейсерской эскадрильи старший лейтенант М.Д. Гуров выступил со своим проектом «воздушного тральщика» или «паравана». Идея действительно была схожа с параваном, которым корабли отводят от себя якорные мины.