СБ-2РЦ, он же АНТ-40 или просто «самолет № 40» или даже 40WC, строился довольно долго. 1 июля 1934 г. военпред при ЦАГИ докладывал в УВВС, что все плановые сроки сорваны, своевременному завершению АНТ-40 препятствует загрузка цехов работами по дальнему разведчику МДР-4. Действительно, Завод опытных конструкций (ЗОК) ЦАГИ тогда спешно изготовлял второй экземпляр МДР-4, АНТ-27бис, взамен разбитого в катастрофе первого.

СБ-2РЦ закончили лишь в сентябре 1934 г. Опытная машина несколько отличалась от первоначальных наметок эскизного проекта. Она стала длиннее и выше, несколько возросли площади крыла и оперения, емкость бензобаков. Самолет оснастили моторами Райт R-1820-F3 (у нас их называли РЦФ-3) по 700 л.с. и трехлопастными металлическими винтами фиксированного шага (диаметром 3,51 м).

1 октября АНТ-40 вывели на аэродром, а 7 октября он впервые поднялся в воздух. Начались заводские испытания, проводившиеся Отделом экспериментально-летных испытаний и доводки (ОЭЛИД) ЦАГИ. Летал на бомбардировщике К.К. Попов. Скорость достигала 325 км/ч, но устойчивость и управляемость машины желали много лучшего. Недостаточная продольная устойчивость приводила к тому, что самолет самопроизвольно то задирал нос, то опускал его. Эта ситуация усугублялась высокой чувствительностью рулей высоты и малыми нагрузками на штурвал. Небольшого движения пилота было достаточно, чтобы АНТ-40 ушел от горизонтального положения. Для борьбы с этим последовательно увеличили площадь стабилизатора и поменяли угол его установки, уменьшили площадь рулей высоты, ввели в систему управления резиновые шнуры, возвращавшие штурвал в нейтральное положение. Но эффект от всего этого оказался невелик.

В то же время на работу элеронов самолет реагировал вяло. Элероны расширили, приклепав к ним полосу. Это несколько увеличило их эффективность.

31 октября 1934 г. АНТ-40 потерпел аварию на посадке. Самолет вернули на ЗОК для ремонта. Ремонт шел до февраля 1935 г. С 5 февраля начались повторные заводские испытания СБ-2РЦ. К этому времени машина уже получила штатное стрелковое и бомбовое вооружение (первый этап испытаний проводился без него). За счет этого, а также некоторых внесенных в конструкцию изменений, полетный вес возрос более чем на тонну.

Заводские испытания шли до сентября 1935 г. Они включали также опробование вооружения на Ногинском полигоне. При этом кроме заводских пилотов, к полетам привлекались и летчики НИИ ВВС. 13 июля при отстреле пулеметов на полигоне неожиданно упало давление в бензосистеме. Пилот В.А. Степанчонок совершил вынужденную посадку у деревни Горки в 2 км от аэродрома. Ни самолет, ни экипаж не пострадали.

С 25 сентября испытаниям придали статус совместных. У самолета появились два экипажа. От ЦАГИ машину пилотировал Корзинщиков, от НИИ ВВС — Степанчонок. Испытания сначала шли на базе ОЭЛИД, а затем их перевели на аэродром НИИ. Данные СБ-2РЦ, замеренные на последнем, оказались примерно теми же, что ранее определили в ЦАГИ, и в целом были близки к параметрам технического задания и эскизного проекта. Так, практический потолок составлял 6800 м. Но интерес к варианту с «Циклонами» к этому времени уже упал, поскольку успешно летал самолет с моторами «Испано-Сюиза», имевший существенно более высокие показатели.

АНТ-40 передали ОЭЛИД ЦАГИ для различных экспериментов. Впоследствии на нем испытывались различные узлы, предлагавшиеся к внедрению на серийных СБ. Так, с 21 февраля по 11 марта 1936 г. этот самолет летал с опытными убирающимися в полете лыжами и винтами изменяемого в полете шага фирмы «Гамильтон».

Куда успешнее сложилась судьба «дублера», именовавшегося СБ-2ИС, а также АНТ-40-2 и «самолет 40И». Поначалу он шел вне официального плана. К 1 июля 1934 г. проект был готов на 30–35 %, но уже с 15 мая начали строить опытный образец. Как и в случае с первой машиной, проектирование и изготовление самолета велись параллельно.

К 1 октября все основные детали были уже готовы, на заводе приступили к сборке лонжеронов и шпангоутов центроплана. С завода сообщали: «Производственные работы развернуты полностью». К этому времени СБ-2ИС уже вошел в план опытно-конструкторских работ, где пункт о двигателях дополнили упоминанием «Испано-Сюизы». Требования к летным данным обоих вариантов оставались теми же.

СБ-2РЦ на заводских испытаниях. 1 сентября 1935 г

АНТ-40-2 отличался от своего предшественника не только мотоустановкой. Выросли размах и площадь крыла, так же как площадь горизонтального оперения. Почти вдвое увеличился объем бензобаков.

При этом вес пустого самолета вырос не так уж сильно.

На АНТ-40-2 стояли два мотора Испано-Сюиза 12Ybrs по 780 л.с., вращавшие двухлопастные металлические винты фиксированного шага, изготовленные заводом № 28. Ступицы винтов прикрывались небольшими коками. Форма и размеры мотогондол были близки к АНТ-40, но в передней части капоты имели теперь не круглую, а овальную форму. Охлаждение двигателей обеспечивалось лобовыми сотовыми радиаторами. Спереди они прикрывались горизонтальными жалюзи, а на выходе поток воздуха регулировался поворотными совками.

Сборку и регулировку самолета закончили к новому году. 30 декабря 1934 г. летчик Н.С. Журов совершил на АНТ-40-2 первый полет. Несмотря на зиму, самолет взлетал на колесах. Заводские испытания шли до 21 января 1935 г. Максимальная скорость на высоте 4000 м достигла 430 км/ч, далеко перекрыв требования задания. Очень хорошей была и скороподъемность.

Военные начали торопить с передачей машины на государственные испытания. Требовали уже к 20 января представить СБ-2ИС в НИИ ВВС. 8 февраля М.Н. Тухачевский, курировавший все новые вооружения РККА, утвердил программу государственных испытаний. Экипаж из НИИ ВВС для СБ-2ИС назначили еще раньше, 23 января. В него вошли пилот Миндер, штурман Бряндинский, летнаб-хронометрист Нольде и техник Обыденников.

С 8 февраля в Щелково начались государственые испытания. Они велись как совместные. Параллельно с военными на бомбардировщике летал экипаж Журова из ОЭЛИД ЦАГИ. Скорость намеряли ниже, чем на заводских испытаниях — 351 км/ч. Дело в том, что самолет установили на неубиравшиеся в полете лыжи, изрядно ухудшавшие аэродинамику. Но и это было большим скачком вперед по сравнению с состоявшими на вооружении бомбардировщиками. Кроме К.П. Миндера в облете СБ-2ИС участвовали М.М. Громов, А.И. Филин и А.Б. Юмашев.

3 марта 1935 г. СБ-2ИС потерпел аварию. Проводился замер скорости на малых высотах. Вдруг появилась сильная вибрация крыльев. Миндер тут же выключил моторы и сделал «горку». После посадки обнаружили вздутие обшивки крыла. Впоследствии причину нашли — на самолете возник еще ранее не встречавшийся изгибно-крутильный флаттер. Его удалось победить, увеличив весовую компенсацию элеронов.

Самолет же месяц пробыл в ремонте. Прежде, чем вновь предъявить его на государственные испытания, в ЦАГИ решили сначала проверить, насколько эффективны переделанные элероны и возникнет ли вновь вибрация. Кроме того, в ходе ремонта внесли изменения в хвостовое оперение — увеличили площадь стабилизатора, заменили отгибаемую на земле пластинку-флеттнер на управляемый в полете триммер (попутно увеличив его размеры на 40 %) и повернули стабилизатор на -1 градус. Все это должно было улучшить устойчивость.

В результате серии полетов выяснили, что элероны стали работать эффективнее, вибрация пропала, устойчивость улучшилась, но незначительно. Зато возникла новая «болячка» — перегрев двигателей. Когда температура на земле подошла к 20 градусам тепла, нормально взлетать просто стало невозможно. На рулении моторы нагревались так, что самолет отстаивался у полосы и только потом взлетал. Попробовали поставить на одном двигателе увеличенный радиатор и сделать управляемые щели в верхней части капота. Охлаждение немного улучшилось, но щели вызвали интенсивное вихреобразование и тряску хвостового оперения. Практически до начала второго этапа государственных испытаний справиться с нагревом моторов не удалось.