АНТ-2 участвовал 1 июля 1924 года в воздушном параде по случаю торжественной передачи XIII съездом партии эскадрилье имени В. И. Ленина 19 самолетов-разведчиков Р-1, приобретенных на средства Общества друзей воздушного флота (ОДВФ). АНТ-2 летел на правом фланге своих иностранных собратьев — металлических Ю-13 —и выделялся «необычностью конструкции и легким изящным видом».

По достоинству оценила АНТ-2 и коллегия Научно-технического отдела ВСНХ. По ее решению, принятому 7 августа 1924 года, А. Н. Туполев «за конструирование и постройку первого русского цельнометаллического самолета» был направлен в январе 1925 года в свою первую заграничную командировку — в Германию и Францию.

Повторные испытания первого экземпляра АНТ-2 проходили с августа 1924 года по апрель 1925-го. Это было необходимо в связи с намечавшейся постановкой самолета на местные линии. Машина испытывалась комиссией Научно-опытного аэродрома (НОА) в составе красных военлетов Филиппова, Растегаева, Захарова, Савельева под председательством инженера Андреева. В особом акте была отмечена необходимость следующих конструктивных доработок: «…увеличить углы отклонения стабилизатора; подобрать движение органов управления так, чтобы чуткость реагирования самолета на ручку и педаль была одинаковой; смонтировать в кабине летчика контрольные и аэронавигационные приборы и переставить пусковое магнето; сделать бензиновые баки легкосъемными с доступным для контроля бензоприемом; в конструкции управления устранить люфт и возможность появления его».

Для серийного выпуска АНТ-2 А. Н. Туполев решил использовать небольшую мастерскую Кольчугинского завода, где изготавливались металлические лыжи и аэросани. Туда после инженерной проработки были переданы замечания комиссии НОА.

В 1924–1925 годах работами по строительству в Кольчугине серии самолетов АНТ-2 руководил помощник А. Н. Туполева — Е. И. Погосский. На первых порах создалась необычная ситуация. Инженеры и небольшая группа рабочих, знавших, как строить самолет из металла, находились в ЦАГИ, а в мастерской опытных рабочих не было. Андрей Николаевич нашел простой и разумный выход: на стажировку в ЦАГИ направлялась небольшая, в 15–20 человек, группа кольчугинцев. Научившись новому ремеслу, рабочие возвращались на родной завод, а на смену прибывала другая группа. Так на Кольчугинском заводе достаточно быстро были подготовлены рабочие кадры.

О начале серийного производства самолетов АНТ-2 с корявой формулировкой сказано в «Сведениях о ЦАГИ за 1925/26 гг.»: «Ввиду очень хороших летных данных (Vmax = 169 км/ч, потолок 3300 м) в настоящее время строится первая серия таких самолетов АНТ-2бис, так как необходимость для малонагруженных пассажирских линий такого типа маломощного самолета была вполне определенно установлена со стороны гражданской авиации».

Материалов о количестве выпущенных самолетов и об их эксплуатации, к сожалению, пока не найдено. Предположительно было построено 5–9 самолетов. В 1925 году даже шла подготовка к перелету Москва — Париж. По условиям в нем могли принять участие два советских самолета. Были выбраны шестиместный пассажирский самолет ПМ-1 «Авиахим» конструкции H. H. Поликарпова с двигателем «Майбах» в 260 л. с. (190 кВт) и трехместный АНТ-2 с двигателем «Люцифер» в 100 л. с. (75,5 кВт). Прорабатывались варианты маршрута и финансовые затраты (стоимость одного самолето-километра известного перелета 1924 года Москва — Пекин составила 3 рубля 25 копеек). Хотя перелет Москва — Париж не состоялся, но предполагаемое участие самолета АНТ-2 говорит само за себя.

Из второго документа мы узнаем, что созданная в феврале 1930 года Главная инспекция гражданского воздушного флота (ГВФ) в целях ускоренного развития авиаперелетов, в том числе и местных линий, организовала Всесоюзный конкурс на легкие (в то время говорили «маломощные») самолеты. Жюри конкурса, рассмотрев 14 представленных эскизных проектов, три из них, включая АНТ-2, рекомендовало для дальнейшей проработки.

Сознавая позже высокую значимость проделанной работы, А. Н. Туполев писал: «День 26 мая 1924 года должен быть отмечен в истории советского самолетостроения. В этот день на Центральном аэродроме совершил свой пробный полет первый советский металлический самолет, спроектированный и построенный Центральным аэрогидродинамическим институтом научно-исследовательского отдела ВСНХ».

Сохранившийся экземпляр самолета АНТ-2 (редкий случай в нашей стране), отреставрированный после пожара, и сегодня можно увидеть в Музее Военно-воздушных сил в Монине.

Третий самолет Туполева, АНТ-3, представлял собой двухместный одностоечный полутораплан обычной схемы с некоторыми особенностями. Был использован тип фюзеляжа самолета АНТ-2 — высокий, трехгранный в поперечном сечении, стрелок-наблюдатель мог находиться в нем стоя. Верхнее крыло почти лежало на фюзеляже. Задание на проектирование и постройку этого самолета было выдано в начале 1924 года, а в апреле был уже готов его проект под американский двигатель «Либерти» в 400 л. с. Опытный образец выпустили в июле 1925 года.

Начиная именно с АНТ-3, Туполев взял в систему строить деревянные макеты проектируемых машин в натуральную величину и по ним корректировать и уточнять чертежи. Андрей Николаевич считал, что макет необходим «во всех тех случаях, когда чертеж не вызывает у большинства людей конкретных „осязаемых“ представлений». Именно макет «дает громадную экономию и во времени, и в стоимости, и устраняет много неизбежных в противном случае ошибок».

Заводские испытания в августе 1925 года уверенно провел рекомендованный Туполеву командующим ВВС П. И. Барановым «лучший летчик-испытатель ВВС РККА» В. Н. Филиппов. Для неизбалованных опытом летчиков-испытателей того времени любая машина, отрывавшаяся от земли, имевшая возможность развернуться и позволявшая без поломки приземлить себя, попадала в разряд «аппаратов с отличной управляемостью».

Летчик-испытатель Филиппов вместе с хронометражистом Михайловым 31 марта 1926 года погиб при испытании поликарповского 2И-Н1. Новым испытателем АНТ-3 (Р-3) был назначен Михаил Михайлович Громов, которому, по-видимому, была известна превосходная характеристика, которую дал Филиппову П. И. Баранов, поэтому в своих мемуарах он отозвался о последнем с ревностью: «Всегда щеголевато одетый, интересный, с золотым браслетом на руке, но… убежденный в своих способностях больше языком, чем делом, Филиппов летал хорошо, но скромно».

С декабря 1925 года шла постройка нескольких экземпляров для предполагавшихся в 1926 году перелетов в Европу. Для самолета был подобран двигатель «Нэпир-Лайон» мощностью 450 л. с, что и было утверждено комиссией по дальним перелетам. В головной самолет были внесены некоторые изменения, в частности N-образные стойки коробки крыльев были заменены К-образными. Самолет показал значительно лучшие летные данные.

Позднее, весной 1928 года, при подготовке самолета к серии, в испытаниях на штопор принял участие сам главный конструктор.

«Вместе с Волковойновым [26]я в первый раз в жизни летал на штопор; делали шесть витков вправо и влево, и он говорил, что машина ведет себя хорошо. Сделав шесть витков, машина сама выходит из штопора. Волковойнов говорил, что если бы ему пришлось идти на фронт, то он выбрал бы эту машину с „Лоррэн“».

Как бы хорошо самолет ни выходил из штопора, но эти испытания всегда считались опаснейшими. Полеты сорокалетнего Туполева говорят о его особенном — конструкторском — взгляде на испытания. Сегодня такая позиция забыта. По-видимому, Туполев считал, что он, как главный конструктор нового самолета, обязан принять на себя и долю риска, связанную с его эксплуатацией. Известно, что Туполев летал на большинстве созданных под его руководством машин, нередко отправляясь в первые полеты со всей своей семьей в полном составе.

По-видимому, тогда же, в 1928 году, А. Н. Туполев имел об этом непростой разговор с П. И. Барановым, который отстаивал жесткую позицию: «Каждый должен заниматься своим делом!» — и в дальнейшем участия в испытательных полетах не принимал.