Постройка первого прототипа с двигателями Wright Cyclone F3 началась 25 апреля 1934 г, она шла одновременно с выпуском чертежей и потребовала более высокой культуры производства, так как технологические процессы и производственные технологии, применявшиеся раннее, не были пригодны для постройки АНТ-40. Самолет был построен в рекордно короткий срок — за шесть месяцев и имел следующие данные (Таблица 1, первая колонка).
7 октября 1934 г состоялся первый полет первого прототипа АНТ-40РЦ (Райт-Циклон), который пилотировал летчик К.К.Попов. Испытания, проводившиеся до 31 октября показали, что самолет обладал плохой продольной устойчивостью, а также повышенной чувствительностью элеронов и большими нагрузками на штурвал. Это приводило к самопроизвольному взмыванию и пикированию самолета при посадке, что усложняло пилотирование. Недостатки пытались устранить увеличением площади и изменением угла установки стабилизатора, увеличением площади элеронов, уменьшением площади рулей высоты и введением в систему управления резиновых амортизаторов, возвращавших отклоненный штурвал в нейтральное положение и тем самым уменьшавших «раскачку» самолета в продольной плоскости. Однако это дало лишь небольшое улучшение в устойчивости и управляемости самолета, но его пилотирование оставалось сложным. На девятом полете 31 октября самолет потерпел аварию при посадке на заводском аэродроме. Самолет был возвращен в ЦАГИ, где восстанавливался до февраля 1935 г. Во время ремонта в конструкцию первого прототипа были внесены некоторые изменения. Мотористы, которые участвовали в ремонте самолета, по своему переименовали обозначение нового самолет: СБ — «Сволочь Бездарная».
Прототип СИ после замены двигателей Wright Cyclone на М-87.
Первый экземпляр АНТ-40 с двигателями «Райт Циклон» с убирающимися лыжами и винтами типа «Гамильтон» на заводских испытаниях, февраль 1936 г.
С 5 февраля по 21 июня 1935 г были проведены повторные заводские испытания АНТ-40РЦ с трехлопастным металлическим пропеллером. Самолет имел следующие размерные и весовые данные (Таблица 1, вторая колонка). На испытаниях самолет развил максимальную скорость 325 кмчас на высоте 4000 м, был достигнут потолок 6800 м, посадочная скорость составляла 100–110 кмчас. Поскольку второй прототип показал к тому времени гораздо большую максимальную скорость, испытания первого были прекращены. Он был переведен в разряд экспериментальных самолетов и передан для опытных работ в Отдел эксплуатации, летных испытаний и доводки. Так, с 21 февраля по 11 марта 1936 г на нем испытывались убираемые лыжные шасси и винты изменяемого шага фирмы «Гамильтон». О дальнейшей судьбе первого прототипа АНТ-40 сведений не имеется.
Постройка второго опытного экземпляра с двигателями «Испано-Сюиза». Ноябрь 1934 г.
15 мая 1934 г началась постройка второго прототипа с двигателями Испано-Сюиза. При этом были частично учтены результаты испытаний первого прототипа. Крыло второго прототипа имело больший размах, его площадь была увеличена до 51,95 кв. м, были внесены исправления систему управления. Второй прототип АНТ-40ИС (Испано-Сюиза) имел следующие характеристики (Таблица 1, третья колонка).
30 декабря 1934 состоялся первый полет второго прототипа, который пилотировал летчик-испытатель Н.С.Журов. Во время заводских испытаний, которые закончились 21 января 1935 г, на этом самолете с нормальным полетным весом 5000 кг была достигнута скорость 430 км/час на высоте 4000 м. Полученные результаты заводских испытаний превзошли ожидания заказчика представители ВВС еще до их окончания настояли на срочной передаче самолета на госиспытания по полной программе. На первой стадии госиспытаний с полезной нагрузкой 1536,5 кг были получены максимальная скорость 346 км/час, время подъема на высоту 5000 м — 7,5 мин и потолок 9400 м.
Первый этап испытаний начался 8 февраля, но был прерван 3 марта 1935 г из-за аварии самолета, когда при скоростных испытаниях на малой высоте на самолете возникла нарастающая вибрация крыла. Только благодаря действиям опытного летчика-испытателя К.П.Миндера, который мгновенно выключил двигатели и перевел самолет в режим подъема, было предотвращено полное разрушение самолета. После посадки была обнаружена вздутая из-за вибрации обшивка крыла. Причиной аварии оказался изгибно-крутильный флаттер крыла, с которым впервые столкнулись советские конструкторы. Он был вызван недостаточной весовой балансировкой элеронов. По рекомендации экспериментально-аэродинамического отдела ЦАГИ она была увеличена до 90–93 % и это решило проблему флаттера. Восстановительные работы на втором прототипе продолжались до апреля 1935 г.
С 9 апреля испытания самолета были возобновлены и продолжались до 16 июня 1935 г. При этом были поставлены задачи определить эффективность новых элеронов на вибрацию, испытать крыло на флаттер, испытать на продольную устойчивость новое оперение, определить эффективность водяных радиаторов с разными вариантами продува, определить посадочные характеристики при передних центровках.
Второй опытный экземпляр АНТ-40 с двигателями «Испано Сюиза» перед заводскими испытаниями, декабрь 1934 г.
Вторая стадия госиспытаний АНТ-40ИС проходила с 16 июня по 17 июля 1935 г. Самолет с взлетным весом 4850 кг показал максимальную скорость 404 км/ час на высоте 5000 м. С взлетным весом 5350 кг он поднимался на высоту 5000 м за 9,4 мин и имел потолок 9400 м (таблица 2, вторая колонка). Поле испытаний АНТ-40ИС вновь поступил в ЦАГИ для устранения отмеченных в дефектной ведомости недостатков: самолет имел недостаточную продольную устойчивость и очень большую чувствительность руля высоты, что усложняло пилотирование и прицельное из-за постоянного напряжения летчика во время полета. Кроме этого самолет имел плохую боковую устойчивость и стремление к возрастанию крена по мере увеличения скорости. При эксплуатации опытного экземпляра выявились и другие дефекты: недостаточная жесткость крепления верхней турели в кабине стрелка, затруднявшая ведение прицельного огня; вибрации подмоторной рамы, трудности технического обслуживания и многое другое. Несмотря на это Туполев пытался протолкнуть «сырой» самолет в серийное производство, но пока безуспешно. Кстати, большинство из перечисленных дефектов сохранились «родимыми пятнами» на серийных машинах.
