Исходный двигатель М-34 (номинальная мощность 750 л.с., взлетная – 850 л.с., сухая масса – 535 кг) был создан в 1931-1932 годах и запущен в серию на заводе №24. К 1934 году появились редукторная модификация М-34Р и высотная с двухскоростным нагнетателем М-34РН (высотность 5000 м). Двигатели этого типа ставились на ТБ-3, P-Z, МДР-2, на рекордные АНТ-25 (РД) и на АНТ-20. С августа 1936 года двигатель приказом Орджоникидзе получает шифр АМ-34 по имени и фамилии руководителя проекта А.А.Микулина, что стало признанием его заслуг в области двигателестроения.
В 1936 году идут работы над форсированным АМ-34ФРН с максимальной взлетной мощностью 1250 л.с. и с номинальной 950 л.с. на расчетной высоте 5000 м. Работы по доводке форсированного АМ-34ФРН были достаточно сложные, опытные двигатели уже летали на опытных ТБ-7, но были отказы, масса замечаний со стороны военных.
Создание столь нужного стране двигателя затягивалось. Дело дошло до снятия А.А.Микулина в январе 1938 года с должности начальника ОКБ завода №24 (опытно-производственной базы, которую с таким трудом получил Микулин в 1936 году, перейдя туда из ЦИАМ). От более тяжелых для А.А.Микулина 'оргвыводов' спасли успехи АМ-34РН в полетах через Северный полюс на АНТ-25 и хорошее отношение Сталина.
В ходе доработок двигателя пришлось усилить многие детали двигателя, переделать систему смазки, пересмотреть конструкцию шатунов, перейти на новый односкоростной нагнетатель ФН-35, на входе которого применили направляющий аппарат с поворотными лопатками Политковского, что значительно улучшило высотные характеристики и увеличило на 90-100 л.с. эффективную мощность у земли и на высотах ниже расчетной. Фактически это уже был новый двигатель. Забегая вперед, скажем, что в 1938 году АМ-34ФРН вместе с ТБ-7 принимается на вооружение ВВС РККА и запускается в серию. Двигатель летает на первых опытных ТБ-7 (на то время это был самый мощный авиационный двигатель в мире).
В ходе испытаний первых ТБ-7 АМ-34ФРН показал мощность 1050 л.с. на высоте 3050 м, при взлетной – 1200 л.с. Двигатель выпускался в модификациях АМ-34ФРНА, АМ-34ФРНБ и АМ-34ФРНВ, отличавшиеся некоторыми конструктивными элементами (например, АМ-43ФРНА имел четыре карбюратора, а АМ-34ФРНВ – шесть). По сравнению с исходным АМ-34РН удельная масса двигателя уменьшилась с 1,07 кг/л.с. до 0,7 кг/л.с. Опираясь на относительный успех создания и внедрения в серию АМ-34ФРН, А.А.Микулин в 1938- 1939 годах создает и передает в серию его более мощные варианты АМ-35 и АМ-35А, в которых взлетная мощность была доведена до 1350 л.с. и повышена высотность. Вскоре эти двигатели получили прописку на серийных ТБ-7.
Работы по турбокомпрессорам для авиационных двигателей были сосредоточены в ЦИАМ, где впервые ими начали заниматься в 1932 году. В 1933 году ЦИАМ приобрел в США турбокомпрессор фирмы Дженерал Электрик, выпуска 1926 года. До 1935 года этот ТК лежал в ЦИАМ без движения, никто им не занимался и не интересовался. Организованные ЦИАМ еще в 1934 году стендовые испытания ТК фирмы Рато проводились только с целью изучения работы нагнетателя, но не турбины (основного агрегата ТК).
ВВС, стараясь получить от промышленности высотные самолеты и двигатели, только начиная с 1935 года обратили пристальное внимание на состояние дел по разработкам в области нагнетателей и турбокомпрессоров. В этом году НИИ ВВС распоряжением начальника ВВС РККА организовал систематическое наблюдение за ходом работ по высотным агрегатам. В июле-октябре 1935 года прошли совместные летные испытания самолета Р-1 с двигателем М-5, оборудованным американским ТК фирмы Дженерал Электрик, взятым в ЦИАМ. В феврале 1935 года ЦИАМ приступил к работам над первым отечественным ТК под двигатель АМ-34РН. К февралю 1937 года первый отечественный ТК, получивший обозначение ТК-1, был доведен и отработан на стенде и подготовлен к установке на самолет. В том же 1937 году ТК-1 испытывапся в полетах на самолете РШ с двигателем АМ-34НБ и на БОК-1 с двигателем АМ- 34РНБ. Полеты показали низкую надежность ТК-1. Испытания и доводки были продолжены и в следующем 1938 году. В 1939 году ТК-1 испытывался на ТБ-3 4АМ-34РН и на И-153 М-62. Результаты испытаний были малоутешительными. Таким образом, как на начало работ по ТБ-7, так и в ходе создания и доводок первых опытных образцов, а также на момент его запуска в серию отечественная промышленность не смогла обеспечить нашу авиацию надежными серийными ТК. Самолетчикам совместно с двигателистами пришлось искать другие варианты решения проблемы высотности самолета ТБ-7.
По вопросу решения высотной проблемы силовой установки была проведена целая серия совещаний с разработчиками двигателей, рассмотрена вся гамма возможных традиционных известных вариантов повышения высотности как самих двигателей, так и их систем. Однако нужного приемлемого решения и самолетчики, и моторостроители долго не находили. Результатом этих поисков стало весьма неординарное решение проблемы. Учитывая реальный уровень разработок в СССР по высотным моторным агрегатам, решено было устанавливать на борт автономный агрегат, состоящий из пятого двигателя того же типа, спаренного со специальным нагнетателем, питающим в полете через систему воздухопроводов основные двигатели. Система получила название – Агрегат центрального наддува (АЦН).
Для самолета ТБ-7 первоначально были определены микулинские серийные двигатели АМ-34РН (М- 34РН), затем перешли на АМ-34ФРН с максимальной взлетной мощностью 1120 л.с. с винтами изменяемого шага, соответственно для АЦН выбрали двигатель того же типа. Первый в нашей стране подобный агрегат АЦН-1 разрабатывали в МАИ. Этой системой в МАИ занималась группа С.А.Трескина и Г.С.Скубачевского. В ЦИАМ практически одновременно шли работы над вариантом системы под обозначением АЦН-2. Вскоре все работы по теме были сосредоточены в ЦИАМ. В октябре 1934 года ЦИАМ предоставил в ЦАГИ характеристики силовой установки ТБ-7 с системой центрального наддува. Первоначально АЦН-1 предполагалось использовать при очередной модификации ТБ-3 4М-34ФРН, но идея была признана, применительно к быстро устаревавшему ТБ-3, бесперспективной, и АЦН-1 решено было ставить на ТБ-7. После длительных проработок было определено место размещения АЦН на самолете. Агрегат достаточно логично и удобно размещался в верхней части фюзеляжа, непосредственно над центропланом, опираясь на верхние пояса лонжеронов. При такой компоновке наиболее удобно размещались трассы воздушных трубопроводов к основным двигателям. Место для АЦН было идеальным, но АЦН-1 с его громоздким АМ-34 (все-таки рассчитывали ставить на ТБ-3) не позволял разместить его в выбранном месте. Пришлось отказаться от унификации с основными двигателями и перейти в АЦН на более компактный двигатель М- 100 (в перспективе на его модификации М-100А и М-103), который вместе с нагнетателем хорошо вписывался в обводы самолета. Разработку специального нагнетателя, а также спаривание его с М-100 было поручено ЦИАМ, где над новым агрегатом центрального наддува, получившим обозначение АЦН-2, работала группа под руководством Б.М.Стечкина, А.А.Микулина, К.В.Минкнера и др.
В ходе работ, кроме выбора базового двигателя для АЦН, немало сложностей вызвали проблемы компоновки систем АЦН на самолете, в частности прокладка внутри самолета воздухопроводов диаметром около 200 мм от АЦН к основным двигателям.
Проблемы с высотностью самолета были не единственными, с которыми пришлось столкнуться создателям нового самолета. Получить хорошие аэродинамические характеристики и соответственно требуемые скорости полета и дальность невозможно было без существенного улучшения и облагораживания аэродинамических форм самолета, решения проблем местной аэродинамики. Прежде всего отказались от достаточно угловатых, рубленных форм, которыми обладали первые туполевские 'бомбовозы' ТБ-1 и ТБ-3, перейдя к более обтекаемым формам с развитыми зализами между основными агрегатами самолета, а также от применения гофрированной обшивки, применив гладкую частично
