К концу 1922 года Туполев приходит к твердому убеждению: металл – вот на чем будет основано будущее зарождающейся авиационной промышленности страны. Большая, по сравнению с деревом, долговечность легких металлических сплавов, дополняемая высоким конструкционным потенциалом и очевидными в условиях суровых российских зим преимуществами, заставляют конструктора сделать однозначный вывод: использование дерева в самолетостроении перспектив не имеет.

При ЦАГИ создается специальная комиссия по металлическому самолетостроению. Позднее именно день 22 октября 1922 года, когда официально была образована комиссия, Туполев называл датой рождения конструкторского бюро, которому после кончины конструктора предстояло носить его имя. Одной из первых задач вновь образованной комиссии, возглавляемой Андреем Николаевичем, было создание производства дюралюминиевых сплавов, которые можно было бы использовать в самолетостроении. Для развертывания производства выбрали завод в Кольчугине Владимирской области, примерно в 120 км от Москвы. Заводу удалось разработать высококачественный сплав, названный кольчугалюминием. Первые слитки нового металла были получены в сентябре 1922 года. Это и послужило основанием для образования комиссии, которой поручалось организовать строительство цельнометаллических самолетов и разработать методики прочностных испытаний элементов конструкции. Туполев создает при ЦАГИ конструкторское бюро в составе пятнадцати инженеров, техников и чертежников. Первые разработанные коллективом детали конструкций использовались для обучения рабочих способам обработки новых материалов.

Туполев всегда связывал рождение авиационной промышленности Советского Союза с созданием дюралюминия. Помимо способов обработки новых материалов, совершенствования требовали и технологии производства сплавов. ЦАГИ и лично Туполеву предстояло совместно с Кольчугинским заводом решить целый ряд проблем. Были разработаны способы производства сплавов весьма отличные, но нисколько не менее, а по некоторым оценкам – даже более эффективные, чем те, которые применялись «Юнкерсом» – ведущей германской фирмой в этой области. Под влиянием всех этих факторов Туполев принимает исключительно смелое по тем временам решение: построить полностью металлический самолет. Известно, что с годами огромное уважение со стороны окружавших его людей Туполев завоевал именно способностью добиваться прогресса без рискованных шагов. Так случилось и на этот раз: первые опыты Туполева в совершенно новой области отличались исключительной осторожностью. Только убедившись в полной безопасности, путем многочисленных испытаний новых материалов в конструкциях аэросаней, катеров и планеров, Туполев считал возможным переходить к следующим этапам.

Начало работ над первым советским цельнометаллическим самолетом АНТ-2 относится к 1923 году. Самолет был построен в АГОСе – отделе авиации, гидроавиации и опытного строительства ЦАГИ – на первом и третьем этажах дома номер 16 по улице Радио. Самолет представлял собой моноплан с высокорасположенным крылом, фюзеляж которого отличался необычным треугольным сечением: такое техническое решение оказалось весьма удачным, поскольку обеспечивало дополнительную прочность и жесткость конструкции, позволяло избежать установки фюзеляжных подкосов, обеспечивающих форму, а также обладало рядом преимуществ с точки зрения аэродинамики, так как исключало образование вихревого сопротивления в зоне под хвостовой частью фюзеляжа. Сам фюзеляж делился на три отсека: передний отсек обеспечивал хороший доступ к двигателю и его системам, средний представлял собой закрытую кабину для двух пассажиров, которые размещались лицом друг к другу; пустой хвостовой отсек служил для крепления хвостового оперения. Для входа в средний отсек по левому борту предусматривалась дверь. Пассажирский отсек размещался позади и ниже открытой кабины пилота.

Один из построенных АНТ-2 на лыжном шасси. Из собрания М.Саукке

Крыло, крепившееся к фюзеляжу четырьмя болтами, имело два лонжерона (двойной лонжерон), которые поддерживали нервюры. В переднем лонжероне предусматривался вырез, в который заходила кабина пилота. Хвостовое оперение было выполнено по свободнонесущей схеме. В ходе первых испытаний обнаружилось, что хвостовое оперение – единственная часть самолета, требующая изменений. На втором самолете (всего в ЦАГИ было построено две машины) пришлось несколько увеличить размеры киля и руля направления. АНТ-2 оборудовался трехцилиндровым двигателем «Люцифер» фирмы «Бристоль» мощностью 100 л.с. с радиальным расположением цилиндров.

К маю 1924 года строительство первого самолета было закончено, и летчик Николай Петров впервые поднял АНТ-2 в воздух. День первого полета – 26 мая 1924 года – навсегда остался важной вехой в истории советской авиации. АНТ-2 показал хорошую управляемость, особенно после того, как была увеличена площадь хвостового оперения. Во время первого полета вместо пассажиров в кабину уложили два мешка с песком соответствующего веса.

Всего через несколько дней, 1 июня, на Ходынском поле в Москве, где находился Центральный аэродром, состоялся воздушный парад. На средства, собранные Обществом друзей воздушного флота, на московском самолетостроительном заводе «Дуке» была построена эскадрилья самолетов-разведчиков Р-1 в составе девятнадцати машин. Р-1 представлял собой комбинацию самолетов DH-4 и DH-9 фирмы «Де Хэвилленд». После того как все девятнадцать Р-1 выстроились на летном поле, на правый фланг строя выкатили двадцатый самолет. Это был АНТ-2.

Взлетный вес АНТ-2 составлял 837,5 кг, вес пустого самолета – 314,5 кг. Сохранившийся протокол летных испытаний, датированный серединой 1924 года, свидетельствует, что АНТ-2 поднимал в воздух «пилота весом 80 кг; двух пассажиров – 160,7 кг; топливо – 54,9 кг и масло – 4,8 кг; прочие предметы – 11,6 кг». С такой загрузкой дальность полета самолета достигала 750 км при потолке 3 300 м и максимальной скорости 169 км/час. Второй самолет, АНТ-2бис, также построенный в АГОСе, Туполев использовал для проведения широкой программы испытаний и проверки ряда теоретических предположений. Конструкция АНТ-2 позволяла оборудовать его как колесным, так и лыжным шасси.

Поскольку маленькая пассажирская кабина АНТ-2 вмещала всего двух человек, эксплуатация самолета на пассажирских авиалиниях была экономически невыгодна. В то же время сконструированная Туполевым машина проложила путь к созданию новых пассажирских самолетов и сама по себе явилась важным фактором для их развития. По некоторым данным, было построено до двадцати АНТ-2, однако в АНТК имени Туполева уверены, что таких самолетов существовало всего пять. В течение некоторого времени АНТ-2 эксплуатировался на трассе Москва – Нижний Новгород, правда, никаких документов, подтверждающих этот факт, найти не удалось. Самый первый АНТ-2 хранится в Музее ВВС в подмосковном городе Монино.

Опыт, приобретенный при строительстве первых двух самолетов, получил дальнейшее развитие в очередной конструкции Туполева – самолете АНТ-3. Командование ВВС к этому времени убедилось в практичности и больших возможностях, которые давало применение металла в самолетостроении, и коллектив АГОС-ЦАГИ под руководством Туполева приступает к проектированию первого цельнометаллического самолета для нужд военной авиации.

Проектные работы начались 1 августа 1924 года, а уже в июле 1925 года был готов построенный на заводе при АГОС опытный образец самолета АНТ-3, который представлял собой двухместный полутораплан (т.е. биплан, нижняя плоскость которого была заметно короче верхней). Первый полет на новом самолете выполнил 6 августа летчик В.Н.Филиппов, который вплоть до октября 1925 года проводил испытания АНТ-3 по программе ЦАГИ. Испытания же госкомиссией и представителями ВВС шли до мая 1926 года. Эту часть испытательной программы возглавлял М.М.Громов. По итогам испытаний были составлены весьма положительные отзывы, за которыми сразу последовал заказ от Военно-Воздушных Сил.