Для проведения совместных Государственных испытаний (в один этап) на Киевском авиазаводе построили три экземпляра Ан-26. Сборка первой опытной машины (серийный №02-01) завершилась 20 декабря 1968 г., а окончательная приемка его специалистами КМЗ затянулась до 30 марта следующего года. В то же время был сдан и экземпляр для стат-испытаний (№01-01). В апреле 1969 г. ведущим конструктором Ан-26 стал Я.Г.Орлов, ведущим инженером по испытаниям - А.К.Середа.
21 мая 1969 г. экипаж ОКБ в составе командира Ю.Н.Кетова, второго летчика В.А.Богданова, штурмана С.П.Кравченко, бортрадиста М.АТупчиенко, бортинженера П.Д.Игнатиенко и инженера-экспериментатора В.П.Лыновского впервые поднял Ан-26 в воздух. Несмотря на ветреную погоду (иногда порывы ветра превышали 15 м/с) первый полет прошел нормально. Через неделю начал летать и второй Ан-26 №02-02. Его решили продемонстрировать на очередном авиасалоне в Ле Бурже, до открытия которого оставались буквально считанные дни. Для подготовки к путешествию в Париж на этой машине спешно выполнили три полета, которые позволили определить диапазон скоростей, километровый расход топлива, устойчивость и управляемость, а также работоспособность пилотажно-навига-ционного оборудования. Международная премьера Ан-26 прошла вполне успешно. Особенно заинтриговала иностранных специалистов конструкция рампы нового антоновского грузовика, положение которой выставочная бригада КМЗ меняла каждую ночь.
Почти все полеты самолетов № 02-01 и №02-02 проходили по программе Государственных испытаний (ГИ). В них участвовали экипажи ОКБ и ГК НИИ ВВС во главе с ведущими летчиками В.А.Богдановыми п-ком И.Я.Марковым (летчики п-ки А.Брыксин и В.Н.Шибаев, м-р М.Л.Попович}. Причем самые сложные и ответственные пункты программы, например, определение устойчивости и управляемости машины на больших углах атаки, выполнил экипаж ОКБ на самолете №02-01. Первой проблемой, выявленной в ходе ГИ, стал недобор на 15 км/ч заявленной максимальной скорости на крейсерской высоте 6000 м. В связи с этим ан-тоновцы стали облагораживать Ан-26, например, установили обтекатель блистера штурмана.
Особое внимание уделялось рампе, узлы навески которой не внушали доверия. Поначалу ее даже боялись открывать в полете, поэтому, как вспоминает А.К.Середа, «по рекомендациям прочнистов в грузовой кабине сделали целую систему тросов, которые дополнительно удерживали рампу Так, в первом полете с открытием рампы бортинженер проделывал следующее: отпускал немного трос, затем приоткрывал рампу, подходил к грузолюку и смотрел - все ли нормально, потом опять отпускал трос и смотрел и т.д. Это продолжалось до тех пор, пока он не запутался с тросами, которые в конце концов порвались. Но рампа удержалась на узлах навески и полностью открылась. В дальнейших полетах она открывалась нормально, но при закрытии не становилась на замки. Сразу причину определить не удалось. Обнаружили ее случайно при опробовании переднего аварийного люка - рампа захлопывалась при его открытии. Поэтому сначала сделали небольшие окна-отсос-ники, при открытии которых рампа полностью закрывалась, а затем поставили более мощный гидропривод отката рампы и усилили звенья его тяговой цепи».
В ходе ГИ тщательно исследовались десантные возможности Ан-26. Воздушная часть программы выполнялась на высотах 800-1000 м и скоростях 270-350 км/ч. Как и полагается, сначала с самолета стали сбрасывать «Иванов» -объемно-весовые манекены. Когда первый из них покинул борт, фал его вытяжного парашюта стал болтаться в вырезе грузолюка, мешая «прыжку» следующего «Ивана». Чтобы разобраться в причинах возникшей проблемы, модель грузолюка вновь поместили в аэродинамическую трубу и смоделировали выброс парашютиста. Под воздействием воздушного потока вытянувшийся фал тут же начал описывать круги в проеме люка. Тогда в месте, где он проходил ближе всего к фюзеляжу, вбили гвоздь. Дальнейшие эксперименты показали, что теперь при групповом сбросе каждый фал сразу цеплялся за гвоздь, оставляя проем свободным, Найденное решение быстро воплотили в реальную конструкцию и дооснастили грузолюк Ан-26 уловителем фалов вытяжных парашютов. Последующие сбросы манекенов прошли успешно, и за дело взялись парашютисты-испытатели ГК НИИ ВВС во главе с Героем Советского Союза подл-ком Е.Н.Андреевым, которые выполнили 320 прыжков. Было также сброшено четыре мешка УПДММ-65 с вооружением.
Загрузка Ан-26 с борта автомобиля ГАЗ-63
Советский джип ГАЗ-69 в грузовой кабине самолета
Грузовая кабина Ан-26
Погрузочное устройство и место техника ПДС
Должное внимание было уделено и посадочному десантированию. Во время этого этапа испытаний в стоящий на земле Ан-26 садились и высаживались десантники, загружались-выгружались самоходные артустановки АСУ-57 и СД-85, автомобиль ГАЗ-69, 120-мм миномет, военные грузы в штатных упаковках ПГС-500, ПДУР-47 и ПДСБ-1, оценивалась работоспособность встроенного транспортера П-157.
Для проверки надежности швартовки грузов и техники проводились руления по аэродрому и пробежки на скорости до 100 км/ч с последующим энергичным торможением. Выполнялись и «растрясочные» полеты, в которых летчики, перемещая штурвал на себя -от себя, имитировали поведение самолета в сложных метеоусловиях.
Испытания Ан-26 в условиях жары и высокогорья выполнил экипаж во главе с летчиком-испытателем ОКБ В.А.Залюбовским. Программа проводилась в Армении, в т.ч. на грунтовом аэродроме Ахалкалаки (1600 м над уровнем моря), расположенном рядом с турецкой границей. С этой площадки выполнялся и полет на определение поведения самолета при отказе одного двигателя на взлете, который едва не закончился трагедией. После отрыва от полосы стало ясно, что машина набирает скорость медленно, а прямо по курсу возвышались горы. Пришлось запустить второй двигатель. После чего Ан-26 с разворотом ушел от горной преграды буквально над приграничной зоной.
Госиспытания длились до 21 сентября 1970 г. В конечном итоге, на Ан-26 №02-01 было выполнено 176 полетов продолжительностью 302 ч, а на Ан-26 №02-02 - 83 с налетом 130 ч 52 мин. Дважды испытания прерывались для устранения выявленных недостатков. В Отчете отмечалось: «Транспортные возможности самолета Ан-26 по сравнению с самолетом Ан-24Т с взлетной массой 21 т расширены, а именно обеспечена транспортировка боевой техники, в том числе АСУ-57, ГАЗ-69, 120-мм минометов, СД-85 и др.: увеличена примерно в 1,5 раза практическая дальность полета при транспортировке людей и грузов и практический радиус при их парашютном десантировании. Пилотирование самолета при десантировании одиночного груза, группами и серией общей массой до 4650 кг сложности не представляет. По технике пилотирования Ан-26 доступен для летчиков средней квалификации».
В дальнейшем опытные Ан-26 использовались для специальных испытаний. Так, с 22 апреля по 10 мая 1971 г. на самолете №02-01 проводились испытания противообледенительной системы (ПОС). Экипаж ГК НИИ ВВС (командир И.Я.Марков) осуществил полеты по маршрутам: Чкаловская-Сыктывкар-Воркута, Сыктывкар-Ухта-Сыктывкар, Воркута-Печора-Воркута. Удалось «поймать» интенсивность льдообразования до 5 мм/мин, при которой толщина льда на горизонтальном оперении достигла 100 мм. В результате этих исследований было выявлено, что ПОС обеспечивает защиту самолета при температуре наружного воздуха до -20 С, на высотах 1200-3000 м, скорости полета 350-400 км/ч и продолжительности непрерывного пребывания в зоне обледенения не более 20 мин.