Le SB était un monoplan tout métallique propulsé par deux Klimov M-100 de 12 cylindres refroidi par eau (version de production sous licence du moteur Hispano-Suiza 12-Y ) et deux hélices à pales métalliques de pas fixe. Les moteurs ont été fournis avec un radiateur en nid d'abeille de type frontal munis de volets verticaux thermo-commandés. Au début de la production le moteur M-100 a été remplacé par une amélioration le M-100A entrainant une hélice de trois pales à pas réglable au sol, donnant une vitesse accrue de 423 km/h (263 mph) à 4 000 m (13 000 ft).
Engagements
Les Tupolev SB ont servi durant la guerre d'Espagne, aux côtés des Républicains. Ils ont donné de bons résultats face aux biplans italiens et allemands plus lents que lui, jusqu'à l'arrivée du Messerschmitt 109. À partir de 1937, des appareils avec des équipages chinois et soviétiques ont été mêlés aux combats contre le Japon, notamment aux batailles de Halhin Gol et du lac Khassan. L'Union soviétique l'utilisa durant la guerre d'Hiver. Bien que généralement considérés comme obsolètes au début de la Seconde Guerre mondiale, les SB servirent massivement comme bombardiers sur le front de l'Est jusqu'en 1943. Ils furent ensuite employés dans d'autres rôles (transport, planeur...).
Opérateurs
Union soviétique
Les premiers SB ont été livrés à l'armée de l'air soviétique en 1936. L'avion, produit en série, l'a largement équipée.
L'Aeroflot a reçu un nombre indéterminé d'avions SB-2M-100 militaires réformés en 1938 et après reconstruction, les a utilisés sous la désignation PS-40. Un autre lot de bombardiers SBbis 3 ont été réformés en 1940 et utilisés sous la désignation PS-41.
Bulgarie
L'armée de l'air bulgare a exploité 32 avions Avia B-71, rebaptisés Avia-Katiusza E-8.
République de Chine
Les Forces aériennes nationalistes chinoises ont reçu 62 bombardiers SB-2M-100 à l'automne 1937. L'Union soviétique a livré des bombardiers SB-2M-100 et SB-2M-105 d'août 1938 à juin 1941.
Tchécoslovaquie
L'armée de l'air tchécoslovaque a reçu 60 SB de fabrication russe avec des moteurs Hispano Suiza 12Y en avril et mai 1938. 101 autres bombardiers et 60 avions de reconnaissance devaient être construits sous licence Avia B-71, mais seulement 101 ont été effectivement construits.
Finlande
L'armée de l'air finlandaise a opéré 24 bombardiers SB. Les huit premiers appareils (sept avec moteurs M-103, l'autre avec moteurs M-100 ) ont été capturés pendant la guerre d'Hiver, les 16 autres appareils ont été transformés depuis le matériel capturé du 5 novembre 1941 au 27 août 1942. Tous les appareils ont été réaménagés avec M-103 moteurs et ont été utilisés comme avions anti-sous-marin dans le 6e escadron LeLv. Deux avions ont été reconstruite et ont été utilisés comme formateurs. L'armée de l'air finlandaise a réformé tous les avions SB en 1945, et tous ont été démolis en 1950.
Allemagne
La Luftwaffe a exploité les avions capturés, de construction tchèque Avia B-71 et SB soviétique.
Pologne
L'armée de l'air polonaise a exploité quelques avions USB-2M-103 de formation après la Seconde Guerre mondiale.
Slovaquie
L'armée de l'air slovaque a exploité un avion Avia B-71 jusqu'au 18 avril 1943, lorsque ČTK Anton Vanko et quatre autres aviateurs fait défection avec lui en Turquie.
République espagnole
la Force aérienne républicaine espagnole de a reçu ses 31 premiers bombardiers SB-2M-100A le 14 octobre 1936. Le deuxième lot de 31 appareils a été livré en juin-juillet 1937 et un lot final de 31 ensuite en 1938. L'Union soviétique a livré un total de 93 SB à l'Espagne.
Espagne franquiste
L'armée de l'air nationaliste espagnole a capturé 19 bombardiers SB-2M-100A. Tous ont été révisés et les moteurs M-100 soviétiques ont été remplacés par le Hispano Suiza 12Y français. Ces avions ont été utilisés de façon opérationnelle et plus tard pour des tâches de formation, et ont été réformés en 1950. Les pilotes nationalistes espagnols ont appelé les bombardiers SB capturés « Katiuska ».