Гораздо медленнее резервы поступали в состав ВВС 9-й армии, развёрнутой в Заполярье. Так, например, туда была направлена 2-я эскадрилья 3-го ТБАП. Первые пять её ТБ-3 перелетели из Боровского (под Калинином) на ледовый аэродром Чикша в Карелии только 9 января 1940 г. затем прибыли ещё три машины. В действующую на этом же направлении «авиагруппу Спирина» (ей командовал комбриг Спирин) вошли шесть ТБ- 3 из состава 1 — го ТБАП. Перегнали их из Ростова-на Дону лишь 1 марта, а спустя менее чем две недели война закончилась.
Поначалу четырёхмоторные самолёты вылетали на бомбёжку днём, под прикрытием поликарповских истребителей-бипланов И- 15 и И-15бис. Бомбили населённые пункты, железнодорожные станции и заводы. Однако в районы, где отмечалась активная деятельность финских истребителей, их старались в дневное время не пускать. С учётом того, что в составе ВВС действующей армии имелось значительное количество бомбардировочных авиаполков, оснащённых вполне современными СБ и ДБ-3, в документах штаба ВВС 9-й армии отмечалось: «Применение самолётов ТБ-3 в качестве боевой авиации из-за больших габаритов и малой скорости нецелесообразно, а применение днём совершенно недопустимо.».
Финские солдаты осматривают совершивший вынужденную посадку ТБ-3.
В левой консоли видна рваная пробоина от зенитного снаряда.
Однако ударные возможности СБ и ДБ-3 всё же не шли в сравнение с четырёхмоторными машинами и потому ТБ-3 летали днём на бомбёжки почти до самого конца войны.
В частности, их применяли в период прорыва «линии Маннергейма». Небольшая скорость и возможность подвески крупнокалиберных бомб массой по 250, 500 и 1000 кг, позволяли им довольно эффективно обрабатывать фортификационные укрепления противника. Хотя прямых попаданий в ДОТы было зафиксировано считанное количество, но частые близкие разрывы тяжёлых «фуга-сок» довольно быстро снижали боевой дух оборонявшихся. Поскольку летать приходилось недалеко, то отдельные опытные экипажи предпочитали взять больше бомб за счёт горючего. Как ночные бомбардировщики четырёхмоторные гиганты использовались до конца боевых действий, летая куда угодно, поскольку ночных истребителей у финнов не было совсем, а зенитных орудий и прожекторов остро не хватало.
В числе ночников действовал и экипаж опытнейшего полярного лётчика Героя Советского Союза комбрига М.В.Водопьянова, лично обратившегося к Сталину с просьбой направить его вместе с самолётом и экипажем на фронт: «Моя машина имеет скорость 280 км/ч и может поднять до 5 тонн бомб…», писал он в докладной записке на имя вождя. Надо сказать, что ТБ-3, применявшиеся в Полярной Авиации, были не чета строевым машинам. Закрытые пилотские кабины типа «лимузин» с отопителями, более мощные и высотные моторы М-34ФРНВ, существенно более богатое приборное оборудование, включавшее даже такую роскошь как радиополукомпас, более совершенные радиостанции, о более ёмких бензобаках можно и не упоминать. Просьба была удовлетворена в кратчайший срок, и вскоре полярный АНТ-6А вошёл в состав ночной авиагруппы ВВС 8-й Армии, оснащённой исключительно СБ.
В сравнении со скоростными двухмоторниками тяжеловоз Водопьянова смотрелся куда более внушительно. При примерно одинаковой дальности полёта «оранжевая корова», как прозвали на аэродроме базирования АНТ-6А за характерную арктическую окраску (перекрашивать в защитный цвет огромный самолёт на морозе никому и в голову не приходило), поднимала за раз восемь 250-кг фугасок и 26 «соток»(Н), что было предельной нагрузкой для ТБ-3 и в четыре раза превосходило максимальную нагрузку СБ и почти в двое ильюшинского ДБ-3. Правда, по словам М.В.Водопьянова, «бомбы на наружной подвеске и пулемётные турели съели примерно 30 км/ч, и больше 250 км/ч в боевой конфигурации наша машина уже не выжимала. Бомбовая нагрузка снизила потолок и потому после взлёта, пока не вырабатывалась часть горючего, выше 1800 м мы не забирались. Правда, этого мы от неё и не требовали, поскольку зенитные орудия финнов били на 8000 м, зенитные пулемёты на 1500 (видимо, имеются ввиду 20-мм зенитные автоматы «Эрликон». — Прим. Ред.). В конце концов, нельзя же требовать от боевых вылетов полной безопасности.».
В ходе ночных рейдов реально оценить результативность ударов было сложно, хотя после сброса 4–4,5 тонн бомб позади самолёта почти всегда оставалось зарево пожаров, о чём авиаторы честно писали в своих отчётах о проведённых вылетах.
Случались у новичков и казусы. Однажды, возвращаясь ночью после бомбёжки корабль Водопьянова угодил в облачность. Самолёт был оснащён первой отечественной системой антиоблединения, и командир экипажа, не раздумывая долго, включил её. В это момент облачный фронт остался позади, и тут же ударили разрывы зенитных снарядов. В довершение ко всему сзади послышался стук заработавших пулемётов.
«Ночной истребитель, твою мать!.. А ведь разведка ничего не сообщала об этом! — вспоминал позже Михаил Васильевич. — Делаю несколько виражей и пытаюсь сбить преследователя со следа, но странное дело: зенитная артиллерия финнов продолжает стрелять как ни в чём не бывало и весьма точно. Это очень странно. Они как будто видели наш самолёт и при этом не боялись попасть в свой истребитель…
Но нам повезло. Правда, после приземления я обратил внимание, что бегущие навстречу нам механики и лётчики недавно севших бомбардировщиков почему-то показывают на крылья пальцами и смеются. Если у нас пробиты крылья, то в этом нет ничего смешного. Как бы там ни было, спускаюсь на землю и докладываю командиру группы о выполнении задания.
— Вы что, — спрашивает командир слегка улыбаясь, — на международной трассе пассажиров возите?
— Почему Вы так решили? — недоумённо спрашиваю я, ожидая какого-нибудь подвоха.
— А почему же тогда у Вас аэронавигационные огни включены? — вопросом на вопрос отвечает мне командир группы.
Тут только я понял, почему нас так точно и долго обстреливали зенитки.»
«Крайним» в этом эпизоде, как обычно, оказался подчинённый, а точнее — один из прикомандированных к экипажу полярных авиаторов рядовых воздушных стрелков. «Послушайте, — спросил Водопьянов у хвостового стрелка, лампочка возле которого горела особенно ярко. — Вы же видели, что загорелись бортовые аэронавигационные огни? Почему вы не разбили лампочку?
— Я думал, — последовал ответ, — Вы её нарочно для меня включили, чтобы мне светлее было!.. Ну, я и выпустил все патроны… Думаю, удачно…»
Модификация АНТ-6А применявшаяся в Полярной Авиации по праву считалась наиболее совершенной в линии развития ТБ-3, однако таких машин было построение очень немного и только одна из них, пилотируемая комбригом М.В.Водопьяновым, участвовала в «зимней» войне.
Точку в дневных вылетах на бомбометание поставил случай с самолётом группы Спирина, произошедший 10 марта 1940 г. Недавно прибывшие экипажи ТБ-3 выпустили днём для ознакомления с районом перед ночными вылетами. Они шли группой без прикрытия на Рованиеми. У станции Вика советские самолёты атаковал одинокий финский истребитель-биплан. Наши экипажи поначалу отнеслись к противнику довольно снисходительно, определив его как «Геймкок», однако на самом деле это был достаточно современный «Гладиатор», который пилотировал шведский доброволец, имевший вполне подходящую фамилию Г.Карлссон. Он сделал несколько заходов снизу-сзади (в группе имелось несколько машин старой постройки, не имевших не только нижней, но и задней огневой точки.
Пилот истребителя чётко сознавал, что боекомплекта для его четырёх пулемётов винтовочного калибра с трудом хватит на то, чтобы завалить хотя бы один самолёт, и потому действовал по всем правилам, атакуя замыкающую строй советских бомбардировщиков машину, командиром которой являлся старший лейтенант С.Т.Карепов. В конце концов, шведский волонтёр добился своего, и четырёхмоторник, заваливаясь на правое крыло, скрылся в облаках. Подбитая машина совершила посадку на вражеской территории, и экипаж был вынужден принять бой с окружившими самолёт финскими пехотинцами и полицейскими. В плен были взяты только двое, а остальные погибли.