А.И.Томашевскому удалось получить показатели скорости, скороподъемности и маневренности значительно более высокие, чем на первом самолете. Тем не менее, мощность двигателя сочли недостаточной. В связи с этим на второй экземпляр установили английский мотор Нэпир «Лайон» мощностью 450 л.с. С ним повысилась и надежность топливной системы: теперь горючее шло из баков самотеком. а не подкачивалось помпой. Радиаторы сохранили прежние, типа Ламблена. Замена двигателя изменила центровку самолета, что улучшило продольную устойчивость и управляемость. Облет машины с «Нэпиром» 20-21 августа показал, что управляемость улучшилась; самолет легко и послушно выполнял виражи.
Уже 30 августа 1926 г. «Пролетарий» (это имя написали на борту АНТ-3 с «Нэпиром») с экипажем из летчика М М Громова и бортмеханика Е В Родзсвича отправился по маршруту Москва-Кенигсберг-Берлин- Париж-Рим-Вена-Прага- Варшава-Москва. За три дня «Пролетарий» пролетел 7150 км. побывав в шести странах. Это стало яркой демонстрацией растущей мощи воздушного флота страны. Впервые в полете участвовал самолет не только построенный, но и полностью сконструированный в Советском Союзе, причем цельнометаллический.
Без накладок, конечно, не обошлось. Во-первых, из Москвы АНТ-3 вылетал дважды: в первый раз, удалившись на 300 км от столицы. Громов вернулся из-за течи расширительного бачка. Бачок поспешно сменили на новый, с выпуклым овальным днищем. а газеты объяснили возвращение плохой погодой. На рассвете 31-го «Пролетарий» вновь отправился в путь. При дозаправке в Кенигсберге обнаружили течь в правом радиаторе. На подлете к Парижу вода из него уже не капала, а текла тонкой струйкой. Выручили французские механики: за одну ночь они сменили радиатор на свой, чуть большего размера, чем исходный. Таким образом, перелет не только выполнил свои пропагандистские задачи, но и помог выявить слабые места мотоустановки.
Значительно позже, в августе 1927 г, «Пролетарий» попробовали использовать для побития рекорда французских летчиков Пельте и Дуази, но неудачно. Из-за неполадок пилот Востницкий и механик Спирин вернулись в Москву.
Однако, надежд на получение большой партии «Лайонов» не было (отношения с Англией ухудшались) и на самолетах массовой серии решили поставить французский двигатель «Лоррэн-Дитрих» мощностью 450 л.с. Французы охотно соглашались поставить большую партию этих моторов, и довольно дешево. Эти 12- цилиндровые трехрядные (W-образные) двигатели были легче и мощнее М-5. хотя отличались более низкой экономичностью и склонностью к вибрациям. Вариант с «Лоррэн-Дитрих». проектирование которого начали во второй половине 1926 г.. назвали Р-3ЛД (в то время чаще писали РЗ-ЛД. а иногда Р111-ЛД), а старый обозначали как Р-3М5 (РЗ-М5 или P1I1-M5). Параллельно с внедрением новой мотоустановки велись работы по усовершенствованию конструкции крыла.
Тем временем завод ГАЗ-5 уже готовил серию Р-3М5. Поскольку это предприятие раньше металлические самолеты не строило, то ЦАГИ пришлось потрудиться, подробнейшим образом расписывая технологию. В технических условиях на приемку Р-3М5 было записано: «Все самолеты изготавливаются группами точно по рабочим чертежам и спецификациям ЦАГИ или по заводским рабочим чертежам и спецификациям, утвержденным ЦАГИ». Помогла ликвидация в марте 1927 г. концессии фирмы «Юнкерс». изготовлявшей на заводе в Филях цельнометаллические разведчики Ю-20 и Ю-21. поступавшие на вооружение ВВС РККА. Освободившиеся цеха передали ГАЗ-5 вместе с оборудованием и советским персоналом, уже имевшим определенный опыт.
Первоначально завод должен был изготовить головной самолет-эталон, на котором требовалось устранить все недостатки. выявленные ранее на испытаниях в НОА. В июне 1927 г. головной серийный Р- 3М5 № 4001 вышел на заводские испытания На нем уменьшили коробку крыльев, немного расширили кабину летнаба, изменили управление рулями и двигателем, а также внедрили ряд усовершенствований, направленных на снижение веса, улучшение аэродинамики и упрощение технологии производства, вместо М-5 стоял «Либерти» (точнее. Гранд Марин 12-400. тоже лицензионная копия «Либерти»), На этой машине впервые смонтировали полный комплект оборудования и вооружения (хотя и не сразу): курсовой пулемет «Виккерс» с боезапасом 250 патронов, два турельных пулемета «Льюис» образца 1924 г.. ракетницу, фотоаппарат «Потэ-2». бомбовый прицел АП-2, бомбодержатели и бомбосбрасыватель. Предусматривалась установка радиостанции B03III. но к моменту готовности самолета к полетам на нес не было даже габаритных чертежей и под нее просто оставили место Впоследствии поставили ее макет, но без антенны и антенной лебедки. Испытания вел заводской летчик ЯН Моисеев с летнабом И А Дудолевым Выявились проблемы с перегревом масла, но с ними быстро справились, увеличив и переместив отверстия в капоте и тем самым улучшив обдув маслобака. В ЦАГИ предложили маслобак делать с ребрами, но это уже не понадобилось. Со 2 по 22 августа головной Р-3М5 прошел государственные испытания в НИИ ВВС (преемнике НОА) В отчете НИИ говорилось: «Самолет Р-3М5 в сравнении с ранее испытанным АНТ-3 имеет значительное улучшение данных управляемости, потолка и эксплуатационных данных» В то же время показатели скорости, скороподъемности и потолка головного РЗ-М5 оказались ниже, чем у серийного Р-1 и существенно ниже заложенных в техническое задание В дополнение выявилось, что разведчик страдает задержкой выхода из штопора В заключение констатировалось: «В сравнении с Р1-М5 (куда более простым и дешевым – прим. авт.) самолет РЗ-М5… может считаться лучшим, главным образом по своей прочности». Имелись и значительные проблемы с продольной устойчивостью. С полной боевой нагрузкой Р-3М5 имел очень сильную заднюю центровку, что ухудшало управляемость и отрицательно влияло на устойчивость Особенно опасной оказалась конфигурация «дальний разведчик» – без бомб, но с полной заправкой горючим. Рекомендовано было провести дополнительные испытания с отечественным (более тяжелым) двигателем и принять меры по изменению центровки. Предлагали снять один из «Льюисов» с турели, уменьшить боезапас. демонтировать или переместить часть оборудования. На заводе быстро заменили «Либерти» на М-5. с ними и радиаторы (вместо типа С поставили типа D). увеличили запас горючего. Радиостанцию (весившую 48 кг), фотоаппарат и огнетушитель сняли. Аккумулятор зажигания переместили вперед. Это позволило ввести центровку разведчика в безопасные пределы. Чуть позже изменили выхлопные патрубки – удлинили и повернули вниз; до этого летчики жаловались на попадание выхлопных газов в кабины. На 120 мм вперед сдвинули балки бомбодержателей.
В таком виде РЗ-М5 проходил повторные испытания в НИИ в ноябре 1927-феврале 1928 гг. Устойчивость улучшилась Начальник НИИ Горшков сообщал. «Самолет РЗ-М5 можно считать безопасным в полете». Несколько способствовало этому и увеличение площади горизонтального оперения. Удачно подобранный винт позволил на этот раз еще улучшить скороподъемность и практический потолок (из ЦАГИ отправили в НИИ ВВС на выбор три винта одного диаметра – 3 м. но с разным шагом). В итоге РЗ-М5 допустили к эксплуатации в строевых частях ВВС. хотя и с ограничениями по полезной нагрузке.
Еще до начала повторных испытаний. в августе 1927 г.. один из РЗ-М5 первой серии без вооружения, получивший название «Наш ответ», совершил «Восточный перелет» по трассе Москва-Токио. За 153 часа летчик С.А.Шестаков и бортмеханик Д.В Фуфаев преодолели 22000 км.
К середине 1927 г. ГАЗ-5 предъявил военной приемке уже 22 РЗ-М5 Правда. из-за различных недоделок реально приняли лишь два Дефекты, выявленные на первых серийных машинах. предполагалось устранить на 2-й серии, головным самолетом которой был РЗ-М5 № 4006. Должны были улучшить костыль, поставить повернутые выхлопные патрубки и внести ряд мелких изменений, улучшающих условия эксплуатации № 4006 испытывался в НИИ с 29 марта по 14 мая 1928 г. (летчики Писаренко и Юмашев. лстнаб Шмидеркампф). Большинство намеченных изменений не было реализовано, по-видимому потому. что завод уже четко ориентировался на вариант с мотором «Лоррэн- Дитрих», а все РЗ-М5 считал лишь промежуточной стадией. Несмотря на рост веса за счет мотора, головной самолет 2-й серии прибавил и в скорости (до 201 км/ч) и в скороподъемности. Испытания прервала авария: при жесткой посадке ход амортизаторов был выбран полностью и удар передался на шпангоут фюзеляжа, деформировав его. Впоследствии ход амортизаторов существенно увеличили. В августе цеха, расположенные в Филях, выделили в самостоятельный завод ГАЗ-7, которому и перешла «по наследству» вся программа производства Р-3; с 1 ноября ГАЗ-7 переименовали в завод № 22.
