Усилили хвостовую часть фюзеляжа, изменили регулировку руля высоты и, наконец, установили пулеметные башни на крыле. Вскоре ТБ-4 снова поступил в НИИ ВВС. Хотя дальнейшие испытания проходили относительно успешно, в серию машина принята не была из-за неудовлетворительных технических характеристик и высокой стоимости. При размахе крыла 54 метра и длине 32 метра на ТБ-4 получили максимальную скорость у земли — 200 км/ч, практический потолок — 2750 метров…

Проведенные испытания не удовлетворили военных: они отметили, что низкие летные качества самолета объясняются недостаточной мощностью двигателей. Аэродинамическая схема самолета удовлетворительна, но конструкция перетяжелена, запас топлива мал, самолет требует доработки. При постройке дублера необходимо было установить моторы с редукторами, существенно удлинив крыло.

В ноябре 1933 года у начальника ВВС РККА Я. И. Алксниса состоялось совещание по результатам испытаний АНТ-16, которое закрыло проект. Коллектив во главе с А. Н. Туполевым продолжил работу по созданию тяжелых многомоторных самолетов, предложив ряд новых проектов, в том числе АНТ-20, АНТ-24 и АНТ-26.

В 1932 году в СССР широко отмечалось 40-летие творческой деятельности А. М. Горького. Главный редактор журнала «Огонек» M. E. Кольцов предложил построить в честь пролетарского писателя огромный агитационный самолет. Идея эта нашла поддержку у населения и в правительстве. Под председательством Кольцова был сформирован Всесоюзный комитет по строительству агитсамолета, начался активный сбор денежных средств. За короткий срок было собрано шесть миллионов рублей и объявлен открытый конкурс.

Идея самолета-гиганта захватила Туполева.

— Не упустим шанс, — не раз вдохновенно повторял Андрей Николаевич, — горбом своим заработали мы право строить такой самолет.

Сделав предварительные расчеты восьмимоторного самолета и вместе с Б. М. Кондорским нарисовав эскиз, Туполев, не медля, поручил главные узлы проверенным бригадам: Петлякову — крыло, Архангельскому — фюзеляж, Некрасову — оперение, Сапрыкину — шасси, Погосскому и Енгибаряну — оборудование.

В 1933 году Туполев нередко дни напролет простаивал у кульмана — то решая одну из общих задач, то, вместе с Архангельским, Сапрыкиным или Погосским, вникая в какую-либо частность.

«Максим Горький» был таким же огромным тихоходным монопланом, как и АНТ-16, он целиком повторял аэродинамическую схему последнего: фюзеляж прямоугольного сечения, крыло толстого профиля, высокое неубирающееся шасси. Его проектированием и постройкой руководил специально организованный Всесоюзный комитет.

«К работе были привлечены ЦАГИ, ЦИАМ и другие институты, всего до ста учреждений и предприятий, — вспоминает В. Б. Шавров. — Разработка проекта и постройка самолета были поручены ЦАГИ. Еще в середине 1931 года коллектив под руководством А. Н. Туполева разработал эскизный проект пассажирского варианта бомбардировщика ТБ-4 с четырьмя двигателями М-35 с редуктором, получивший шифр АНТ-20. Теперь вместо пассажирского самолета АНТ-20 был пущен по тому же заказу „Максим Горький“. Самолет был создан в очень короткий срок. Изготовление самолета было начато 4 июля 1933 года на заводе опытных конструкций ЦАГИ, а 1 апреля закончено. В ночь на 3 апреля 1934 года машина была разобрана на крупные узлы и перевезена на Ходынку.

С 24 апреля специальная комиссия, в составе 200 (!) человек производила приемку самолета. Было выявлено более сотни недостатков. Их устранение шло до середины июня. 17 июня 1934 года летчик-испытатель M. M. Громов совершил первый полет продолжительностью 35 минут. 19 июня во время встречи челюскинцев состоялся второй полет — над Красной площадью, на высоте 150 метров, в сопровождении двух истребителей. С самолета на Москву было сброшено около 200 тысяч листовок. Михаил Громов через мощную бортовую радиостанцию приветствовал собравшихся. Многие запомнили гигантский самолет над Москвой, листовки и „голос неба“ на всю жизнь.

Заводские испытания машины начались 22 июня. После их завершения 18 августа 1934 года самолет был передан в агитэскадрилью имени Горького в качестве ее флагманского самолета».

В отчетном докладе ГУАП за 1934 год было записано: «Самолет-гигант по своим размерам превосходит все существующие в мире сухопутные самолеты. Аэродинамические качества поставили самолет в разряд лучших экземпляров мировой авиационной техники».

Да, это был достойный флагман всего воздушного флота! Размерам и полетному весу «Максима Горького» мог позавидовать любой, самый большой самолет мировой авиации. Самолет поднимал в воздух восемь членов экипажа и 72 пассажира, имел максимальный взлетный вес 45 тонн. Его не зря назвали агитационным. На борту располагались громкоговорящая установка, слышимая за 30 километров, несколько радиостанций, киноустановки, типография, фотолаборатория, АТС для внутренней связи на 16 номеров, пневмопочта, автономная электростанция… Словом, в арсенале у агитаторов оказались не только средства для вещания и выпуска летучих газет и листовок, но и поражающий воображение современный самолет, построенный на отечественном заводе советскими специалистами. Нужно ли говорить, какую веру в возможности молодой советской индустрии вселяла эта уникальная машина!

Многое на «Максиме Горьком» было в новинку даже видавшим виды инженерам. Например, крыло необычно большого, прямо-таки планерного удлинения. Отношение длины крыла к его средней ширине составляло 8:2. Ведь чем длиннее крыло, тем по своим характеристикам оно ближе к крылу бесконечного удлинения, идеальному по аэродинамическому сопротивлению, но, к сожалению, немыслимому с точки зрения прочности. Была найдена золотая середина — в этом и сказался талант и опыт конструкторов, сумевших сделать гигантское крыло жестким и прочным.

Была у «Максима Горького» особенность, роднившая его с другими тяжелыми самолетами той поры — гофрированная обшивка. Она повышала жесткость и прочность элементов конструкции, требовала каркаса с более редким набором шпангоутов и стрингеров. Конечно, общая поверхность машины из-за гофрированной обшивки увеличивалась, повышалось и ее аэродинамическое сопротивление, но для невысоких скоростей в пределах 250 км/ч это не играло большой роли.

На «Максиме Горьком» пришлось поставить два дополнительных двигателя — седьмой и восьмой, так называемый тандем над фюзеляжем. Тяги предусмотренных шести двигателей М-34Р не хватало — сказывалось тормозящее действие гофрированной поверхности великана.

Огромное аэродинамическое сопротивление новой машины тщательно изучалось, лично А. Н. Туполевым вместе с другими конструкторами, прежде всего с А. А. Архангельским, проводился детальный анализ его характеристик, были разработаны конкретные меры по его снижению, принятые при разработке других самолетов.

Новизна на гигантской машине проявлялась даже в мелочах: Туполев заметил, что дверь для входа в самолет пассажиров, располагавшаяся на правом борту, была узкой и неудобной, близкой по форме к перевернутому треугольнику. Он предложил в качестве «сеней» использовать находившийся за крылом отсек, остававшийся пустым из соображений центровки. Отсюда, из двери отсека, была сделана трап-лестница, опускавшаяся тросами вниз. Поднявшись по трапу, пассажиры попадали в «сени», а оттуда — по своим местам.