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  1933年,苏联空军颁布了新式快速轰炸机技术需求规格大纲;为了研发出必要技术,1934年1月由中央流体力学研究所领军研制必要的气动力外型,至于机体则由图波列夫设计局研发,主设计小组由安德烈·图波列夫的学生亚历山大 ̇阿尔汉格尔斯基担当。阿尔汉格尔斯基提出了两种机型方案,称为ANT-40 RTS、ANT-40 IS。ANT-40 RTS运用的动力为美国莱特公司授权的气冷式9汽缸旋风发动机(R-1820苏联版-什韦佐夫M-25发动机),ANT-40 IS则运用自法国授权的希斯潘诺-苏莎12Y液冷12汽缸发动机,后来这两种设计原型机更名为ANT40.1、ANT-40.2。ANT40.1在1934年10月7日首飞,ANT-40.2则在1934年12月30日首飞,而使用较大面积主翼的ANT-40.2甫试飞便展现出其优秀性能,当时被认为应该是量产定案的机型。  然而,掌管重工业的苏联中央委员格里高利·康斯坦丁诺维奇·奥尔忠尼启则勘查时,现场人员向他控诉ANT-40.2在设计与后勤上的缺点;待他回到克里姆林宫和斯大林报告时,同时与会讨论的图波列夫虽辩称这些缺点只是微不足道的问题,但斯大林直接批示:  因为如此,虽然ANT-40.2在1935年初就已经表现出优异性能,但通过相关测试已经是1935年末,投入量产则为1936年初;ANT-40.2量产时该机更名为快速轰炸机,由2座工厂制造,一间于莫斯科的第22国营飞机工厂、另一间则于伊尔库次克之125工厂,SB轰炸机直到1941年才停产。  SB2是苏联第一种全金属机身、硬铝蒙皮整体受力承载结构的飞机。时速为420公里,后来改进型的SB3时速450公里。而当时的战斗机时速不超过400公里。航程为980公里,载弹量为600公斤。关键部位安装装甲板,装备4挺7.62毫米自卫机枪  除了苏联国内,1937年苏联政府与捷克斯洛伐克政府谈判,捷克斯洛伐克以斯柯达1936年型75毫米山炮之技术交换SB-2 M-100A的特许生产授权与少量实机,该机称为Avia B-71;但是捷克斯洛伐克的机型使用的动力来源并非克里莫夫M-100A发动机,而是由西班牙原厂授权Avia公司制造的希斯潘诺-苏莎12Ydrs发动机,机首自卫火器也由双连装ShKAS机枪调整为捷克国产的单挺ZB-30机枪。

  虽然量产初期受到生产工艺问题所扰,但1936年底为止,苏联空军接收约400架的SB轰炸机,组成了24个轰炸机中队;并且有相当数量的新机援助西班牙,投入该地爆发的内战。

  共约210架SB轰炸机参加西班牙内战,用于西班牙共和军对抗佛朗哥将军的西班牙国民军和德意兀鹰军团;因为SB轰炸机的性能优异,在西班牙服役的SB轰炸机被取名为当时流行的俄文名字:喀秋莎。  实战中SB轰炸机的高速一度令参战的CR-32和Bf 109B无法截击,但1936年10月28日,一架SB被CR-32击落,5日后又有一架SB被击落,内战后仍有18架缴获的SB轰炸机继续效命于弗朗哥政权的西班牙空军。

  1937年8月21日,国民政府和苏联缔结了《中苏互不侵犯条约》,与该条约同时缔结的还有以国内金属原料抵购的军火贸易协定及苏联航空志愿队来华助战。第一批次采购了62架SB-2M-100轰炸机,由中苏两方共同操作。首批援华轰炸机在1937年10月飞赴中国加入作战。1937年12月,国民革命军空军第一大队(1936年11月1日成立,李学炎、王育根为首任正副大队长,装备诺斯罗普-伽玛2E轻型轰炸机2个中队共18架),赴兰州接收SB-2轰炸机,开始国军运用SB轰炸机之始。  空军一大队换装后,1938年起与苏联航空志愿队一起出击芜湖、杭州和蚌埠等地的日军目标。1938年2月23日,为纪念苏联「祖国保卫者日」(即苏联红军节),中苏空军的SB-2轰炸机原计划一同轰炸日本海军在台湾的据点松山机场。其中苏联志愿航空队的28架SB-2轰炸机由波利宁大尉领队从汉口起飞,以5500米高度直线节油飞行,成功轰炸了停在台北松山机场的40余架日机,该批机队全部安全返航;一大队自南昌起飞的12架SB轰炸机,则因领航员计算错误,偏离预定航向,最后在福州机场降落加油后返航。徐州会战期间,SB-2轰炸机队沿长江和津浦等地轰炸敌军和敌舰。1938年初,第二批次中苏军火贸易换约,国府增购约60架SB-2M-100A,该批轰炸机除补充一大队与苏联航空志愿队耗损,也供空军第二大队换装。1938年6月二大队完成换装,其余残机约20余架。1938年11月各大队赴兰州补充。  1939年4月轰炸山西的铁路和运城机场,5月再炸南昌和奉新之敌,7月开始又去兰州接收新机。1939年10月3日日军轰炸机袭击宜宾机场,机场驻扎的SB-2轰炸机紧急起飞疏散,返航时因天候问题肇致3架SB-2迫降坠毁,二大队9中队队长梅元白上尉等8位飞官、机组员殉职。1940年8架SB-2由苏联援华航空队移交中国空军,随即参加枣宜会战和鄂西会战。  第三批同时也是最后一批采购了100架SB-2M-103,合约在1941年签订,机体在哈密组装运交。1941年9月该批轰炸机首度执行支援第二次长沙会战之任务,10月曾夜袭宜昌,11月轰炸在黄河湘北撤退的日军时遇上8架敌机,中国空军的SB-3两架被击落而4架被击伤。太平洋战争爆发后日军攻占中南半岛,中国空军部分战力移驻昆明。1942年5月开始SB-3轰炸机轰炸怒江沿岸的日军以防其进犯云南。1943年夏天,中国空军的SB-3参与鄂边会战,和美制A29一起出击轰炸宜都和长阳等地的日军目标。1943年8月开始中国空军改为接收美制B-25轰炸机,SB-2和SB-3始正式退役。从1937年到1941年,苏联共向中国支援了322架SB轰炸机,其中292架是SB-2。  除了向俄国采购,中华民国空军曾尝试参照SB轰炸机设计,研制称为轰研三式轰炸机之机型。研轰三只完成1架原型机,使用了从SB-2M-103上挪用的克里莫夫M-103发动机,机体结构则运用四川产之杉木替代、机体蒙皮则由竹片和丝绸包覆而成;制造时间从1942年9月起、1944年1月完工。研轰三所有试飞均在成都太平寺机场进行,在第3次试飞降落时起落架折断、机翼受损,因无修复价值最后决定报废。
图波列夫SB轰炸机,设计代号TsAGI-40、社内代号ANT-40,SB为俄文的快速轰炸机( - "Skorostnoi Bombardirovschik" ),汉语译音读作“斯勃”。为苏联图波列夫设计局设计之单翼双引擎三座轰炸机,问世时其前卫的设计概念震撼国际,也是苏联空军在1941年6月开战时最主要的对地攻击机种。