Р-3 М5 являлся одной из модификаций самолета Р-3, совершившего свой первый полет еще в августе 1925 г., и отличался от последнего главным образом установкой отечественного мотора М-5 и улучшенной аэродинамикой.
Штурмовой вариант Р-3 М5 предполагалось вооружить четырьмя неподвижными пулеметами Vickers для стрельбы вперед и одним пулеметом Lewis на турели для защиты задней полусферы.
В октябре 27-го Р-3 М5 испытали на пикирование с нагрузкой, имитировавшей оборудование и вооружение штурмовика. Прочность машины оказалась в норме, однако управляемость самолета (вследствие излишне задней центровки) значительно ухудшилась.
Кроме этого, снизились и показатели скорости и скороподъемности. Было признано, что по совокупности летно-тактических данных этот штурмовик строить серийно нецелесообразно.
10 марта 1928 г. НК УВВС КА утвердил ТТТ на постройку двух типов штурмовых самолетов: одномоторного легкого скоростного и двухмоторного с усиленным бронированием. Через два года (30 ноября 1930 г.) требования к двухмоторному штурмовику были пересмотрены. Проработка этих вариантов проводилась параллельно.
Разработанные требования полностью отражали взгляды видных советских военных специалистов (В. К. Триандафилова, А. И. Егорова и других военачальников) на роль и место штурмовой авиации в разрабатывавшихся в это время глубокой наступательной и оборонительной операциях.
В глубокой наступательной операции советские стратеги предполагали синхронно накрыть оборону противника на всю ее глубину всем имеющимся арсеналом боевых средств (авиабомбами, огнем артиллерии, атакой пехоты, поддержанной танками и авиацией, а также высадкой многочисленных десантов в районах сосредоточения крупных резервов), чем обеспечить быстрый прорыв тактической обороны противника, и далее стремительным вводом в образовавшуюся брешь мотомеханизированных и танковых соединений, поддерживаемых штурмовой авиацией, развить тактический успех в оперативный.
В свою очередь, в противовес глубокой наступательной операции оборонительная операция Красной армии предполагала активными действиями глубокоэшелонированной обороны с широким привлечением авиации, в том числе и штурмовой, вымотать, обескровить и материально истощить основные ударные силы противника, а затем обеспечить благоприятные условия для перехода своих подвижных мотобронетанковых групп в контрнаступление на решающем направлении с целью поражения всей группировки противника.
В соответствии с этими задачами легкий одномоторный скоростной штурмовик предназначался для поражения маршевых колонн пехоты и конницы противника, его артиллерийских и минометных батарей на позициях и на марше, уничтожение самолетов на аэродромах и средств ПВО и т. д., а тяжелый двухмоторный с усиленным бронированием — главным образом для уничтожения хорошо защищенных наземных целей на поле боя, в том числе наступающих танков.
Проектирование двухмоторного тяжелого бронированного штурмовика под обозначением ТШ-1 было поручено ЦАГИ, а одномоторного ЛШ-1 — ЦКБ завода № 39 им. В. Р. Менжинского.
Кроме этого, в декабре 1928 г. НК УВВС КА обратился к А. Н. Туполеву с предложением проработать вопрос о постройке бронированного штурмовика на основе разведчика Р-3ЛД (модификация все того же Р-3 под французский мотор Lorraine-Dietrich мощностью 450 л. с. ), запущенного к этому времени в массовое производство на заводе № 22 в Филях.
На переделку Р-3ЛД в бронированный штурмовик отводился срок до 1 мая 1930 г.
Разработкой штурмового варианта Р-3ЛД, получившего обозначение ШР-3, занимался А. И. Путилов. Бронирование на этом самолете выполнялось по типу «бронекорыта» с толщиной стенок 4 мм.
Бронекорыто прикрывало экипаж, мотор и бензобаки спереди, сбоку и снизу. Броня не входила в силовую схему штурмовика и являлась фактически дополнительной нагрузкой весом более 400 кг.
Вместе с 200-кг бомбовой нагрузкой это было слишком много для Р-3ЛД — все летные характеристики машины (по подсчетам А. И. Путилова) значительно ухудшались, особенно в отношении продольной устойчивости (центровка самолета становилась опасной для полетов).
От дальнейших работ по этому проекту отказались и все усилия туполевцы сосредоточили на бронированном ТШ-1 (заводское обозначение АНТ-17).
Работы по штурмовику ТШ-1 велись в порядке модификации серийного бомбардировщика ТБ-1. ТШ-1 представлял собой двухмоторный четырехместный самолет с неубирающимся шасси, мощным стрелково-пушечным вооружением и сильной броневой защитой.