В феврале 1934 г. самолет, получивший обозначение Р-5Т, быстро прошел совместные заводские и государственные испытания, а в марте — специальные для отработки торпедометания в Севастополе.
В 1934 г. завод № 1 построил 33 Р-5Т, еще 50 — в 1935 г.
К 1 января 1936 г. в ВВС Черноморского флота на вооружении находилось 17Р-5Т и 31 машина — в ВВС Тихоокеанского флота (всего 48).
Самолет сравнительно долго находился на вооружении, и к 1 января 1941 г. в ВВС ТОФ еще числилось 12 Р-5Т.
Успешное развитие производства М-34 позволяло надеяться, что какое-то количество построенных моторов все же удастся получить для Р-5. В 1935 г. по инициативе директора завода № 1 А. М. Беленковича конструкторы серийного бюро Д. С. Марков и А. А. Скарбов разработали улучшенную модификацию P-Z с такими существенными изменениями, что фактически машина представляла собой новую конструкцию, выполненную на базе Р-5. Большую помощь в разработке самолета оказал ЦАГИ. Размеры P-Z были меньше по сравнению с Р-5: хорда верхнего крыла на 200 мм, нижнего — на 300 мм, длина фюзеляжа — на 800 мм. Кабина экипажа закрывалась фонарем. На крыле установлены зализы. Шасси с масляно-воздушной амортизацией выполнено с обтекателями по типу ССС. Форма оперения несколько изменилась по форме, и вместо роговой компенсации использована весовая. Введены и другие изменения. Но в целом технология производства P-Z соответствовала технологии Р-5.
Согласно расчетам P-Z с М-34Н должен был развивать на высоте 4000 м максимальную скорость 330 км/ч, набирать высоту 5000 м за 11 мин. Рассматривались и другие, более радикальные способы повышения летных характеристик самолета, в частности установки на него убираемого в нижнее (немного утолщенное у фюзеляжа) крыло шасси. Конструкцию такого шасси предполагалось отработать на специальной модификации Р-5. Был выполнен проект и построен макет, однако от реализации идеи отказались: эпоха Р-5 уже подходила к концу. По этой причине на P-Z осталось неубираемое шасси.
На испытаниях, проходивших в июле 1935 г., P-Z при взлетном весе 3150 кг развил максимальную скорость 316 км/ч на высоте 3500 м и достиг потолка 8700 м. Высоту 5000 м самолет набирал за 11,8 минуты.
Испытания выявили, что P-Z является более строгим и сложным в пилотировании по сравнению с Р-5 и ССС. Тем не менее машину внедрили в серийное производство параллельно с ССС. Выпуск Р-5 к тому времени уже прекратился. За 1935 г. удалось построить 11 P-Z, в 1936 г. — 885, в 1937 г. — 135 (всего 1020). Самолеты последних серий снабжались закрылками, новым приборным оборудованием, электрофицированными турелями ЭТУР-8/2.
Так же, как у Р-5 и ССС, существовал штурмовой вариант P-Z с двумя дополнительными пулеметами на нижнем крыле.
Один из P-Z в специально облегченном одноместном варианте (конструктор В. В. Никитин) использовали в качестве рекордного самолета. 7 мая 1936 г. летчик В. В. Шевченко достиг на нем высоты 10 380 м, а 8 мая — 11 100 м.
Для повышения высотности на одном P-Z установили мотор М-34НФсо взлетной мощностью 985 л.с., турбокомпрессором (он обозначался как Р-ТК) и трехлопастным винтом. Предполагалось заказать небольшую серию, но, ввиду прекращения производства машины, она не состоялась.
В ВВС по состоянию на 1 июля 1938 г. насчитывалось 574 P-Z. В отличие от Р-5 самолет не оставил большого следа в нашей авиации и был списан раньше последнего.
ВВС передавали машины без вооружения в ГВФ, где они под обозначением П-Z использовались для доставки грузов. Перевозить пассажиров на них не решились.
Надежный, неприхотливый и простой в пилотировании Р-5 широко применялся для проведения различных экспериментов.
На самолете проходили испытания разработанные в Газодинамической лаборатории первые образцы реактивных снарядов.
В 1933 г. был построен Р-5 с поворотными стойками для ускорения выхода самолета из штопора. Эксперименты проводил ЦАГИ. 9 мая 1933 г. самолет потерпел катастрофу. Подобные испытания продолжались уже на других машинах.
В том же 1933 г. на Р-5 испытывались приборы ВАП для распыления отравляющих веществ конструкции Вахмистрова.
Для Р-5 в Особом конструкторском бюро, возглавляемом П. И. Гроховским, был разработан транспортный грузовой контейнер ПД-КОР (1932 г.), сбрасываемые контейнеры для диверсионных собак Г-58 (1935 г.), система прокладки телефонного кабеля с самолета Г-55 (ПРК-5, 10, 30) (19331935), подвесные (под нижнее крыло) кассеты на 8 десантников Г-61 (1935 г.).
На Р-5 испытывалось V-образное оперение в двух конструктивных вариантах (1935 г.), немецкий дизель ЮМО-4 мощностью 600 л.с. с четырехлопастным деревянным винтом.
В 1937 г. Н. А. Чечубалин установил на Р-5 гусеничное шасси оригинальной конструкции.
В 1939 г. был создан управляемый по радио самолет Р-5 № 9414. Система управления имела в своем составе автопилот фирмы Сперри и аппаратуру радиокомандного наведения с частотной модуляцией, разработанную в конструкторской организации НКВД. Летные испытания показали, что система передачи действует ненадежно: наблюдаются сбои команд, их ложные срабатывания. Эволюции в воздухе самолет выполнял вяло, неудовлетворительно. Поэтому в заключении по летным испытаниям указывалось, что «телемеханический самолет… практического интереса для ВВС РККА не представляет и использован быть не может». И хотя опыт в разработке системы телеуправления оказался неудачным, он пригодился в послевоенное время при проектировании систем управления боевых ракет различных классов.
Еще об одном использовании Р-5 расскажем немного подробнее, ввиду его большого значения для последующего развития отечественной авиации.
В 1932 г. в СССР начались опыты по дозаправке самолетов в воздухе. Первоначально они проводились на бомбардировщиках ТБ-1. Однако из-за конструктивных особенностей ТБ-1 плохо подходил для роли заправщика и к тому же серийно уже не строился. В 1933 г. эти опыты было решено продолжить на основном нашем серийном четырехмоторном бомбардировщике ТБ-3, на котором в фюзеляже перед кабиной стрелков установили приемную горловину с крышкой и с трубопроводами к правому левому бакам. Общий вес дополнительной конструкции составлял 10,22 к г. В качестве заправщика использовался Р-5 с системой заправки и шлангом длиной 35 м, сматываемым на специальный барабан.
В полете Р-5, находясь впереди и немного выше ТБ-3, выпускал заливной шланг. Стрелки из фюзеляжной кабины ТБ-3 ловили конец и направляли его в приемную горловину, после чего осуществлялась заправка. Четыреста килограмм горючего переливалось за 15 минут, шестьсот пятьдесят — за 23 минуты.
Государственные испытания начались в НИИ ВВС 14 сентября 1933 г. и продолжались по 23 ноября 1933 г.
Всего было выполнено 24 полета с общим налетом 17 часов 13 минут. Летали Иващенко, Шавкин, Никитин.
В Акте по госиспытаниям указывалось, что «приспособление для переливки горючего из самолета Р-5 в самолет ТБ-3 государственные испытания выдержало», что для дозаправки не имеет значение направление ветра, высота полета, что конструкция аппаратуры позволяет производить дозаправку ТБ-3 в воздухе. Благодаря этому можно увеличить дальность полета с заданной бомбовой нагрузкой либо увеличить бомбовую нагрузку при заданной дальности. В качестве основного недостатка отмечалось, что сматывание шланга вручную после заливки на самолете Р-5 затруднено, в особенности в зимних условиях. Естественно, что доработка системы позволяла устранить этот дефект.
Однако в дальнейшем к идее дозаправки самолетов в воздухе командование ВВС стало относиться более сдержанно, практического использования в войсках она не получила. Используя накопленный опыт, Д. П. Григорович предлагал в своих последних проектах бомбардировщика и пассажирского самолета для межконтинентальных перелетов оснастить их системой дозаправки, выполненной по современной схеме.
Необходимо отметить, что сразу же после освоения серийного производства начали разрабатываться пассажирские модификации Р-5.
В 1931 г. на заводе № 39 по предложению А. Н. Раф-элянца Р-5 был перестроен в лимузин. В нем кабина летнаба была переделана в двухместную пассажирскую кабину (кресла напротив друг друга) и вместе с кабиной летчика закрыта одним большим прозрачным фонарем. Н. Н. Поликарпов консультировал разработку. Этот самолет часто показывался членам правительственных комиссий, в том числе С. Орджоникидзе.
В 1932–1933 гг. завод № 1 построил несколько таких экземпляров.
Полученный опыт оказал влияние на проектирование закрытой кабины последующего P-Z.
После введения некоторых изменений, коснувшихся в основном переплета кабины, лимузин выпускался небольшой серией для Гражданского воздушного флота (он обозначался как «лимузин П-5» или ЛП-5, в дальнейшем это обозначение сохранилось и для ряда последующих лимузинов на базе Р-5).
Для связи с северными зимовками было подготовлено два специальных ЛП-5 с бортовыми номерами СССР-Н67 и СССР-Н68. Они имели несколько измененный по форме фонарь кабины для летчика и одного пассажира, обогреваемой теплым воздухом от двигателя, с меньшими панелями остекления, радиостанцию, дополнительные топливные баки, а по бортам фюзеляжа в виде наплывов на нижнем крыле — контейнеры для грузов.
В начале 1935 г. на них был осуществлен перелет из Москвы в Хабаровск.
С учетом опыта их постройки для освоения Севера, разведки ледовой обстановки к началу 1936 г. были подготовлены два близких по конструкции ЛП-5 с бортовыми номерами СССР-Н127 и СССР-Н128 с пассажирской кабиной для двух человек. Бортовые контейнеры увеличились в размерах. В них помещались запасные воздушные винты, лыжи, складные нарты, палатка, резиновая лодка, запас продовольствия на 45 суток. Для обеспечения необходимого запаса путевой устойчивости из-за «раздутых» контейнеров на самолеты поставили киль увеличенной площади от поплавкового Р-5а, а для обеспечения необходимой центровки уменьшили вынос верхнего крыла. Самолет с бортовым номером СССР-Н127 имел радиопеленгатор, радиополукомпас, радиостанцию МРК-004. Самолеты считались головными образцами специальной арктической серии и поэтому обозначались еще и как АРК-5. В марте 1936 г. эти машины участвовали в перелете по маршруту Москва-Земля Франца-Иосифа (командир перелета — М. В. Водопьянов).
Было построено несколько экземпляров АРК-5, отличавшихся от рассмотренных некоторыми изменениями в форме кабины.
В документах, датируемых маем 1932 г., упомянута переделка Р-5 для перевозки пяти пассажиров.
В 1934 г. А. Н. Рафаэлянц, проанализировав этот опыт, также увеличил немного по ширине фюзеляж Р-5 и разместил пассажирские сиденья два в ряд (высота это позволяла). Коробка крыльев оставалась без изменения. Небольшие переделки были внесены в конструкцию оперения. Фюзеляж стал монококовой конструкции. Дверь в левом борту вела в пассажирский салон на четыре человека, сиденья размещались справа и слева от двери. В бортах фюзеляжа прорезаны окна прямоугольной формы.
Предполагалось использовать самолет для полетов в Арктике, поэтому пассажирская кабина утеплялась и отапливалась теплым воздухом от двигателя. За кабиной летчика, закрывающейся сдвигаемой крышкой фонаря, для улучшения обтекания устанавливался заголовник.
В ноябре 1934 г. машина, получившая обозначение ПР-5, была построена. 18 ноября состоялся ее первый полет. В результате испытаний была достигнута скорость 245 км/ч. В феврале 1935 г. ПР-5 участвовал в перелете Москва-Диксон.
Было принято решение строить самолет (точнее, делать для него новые фюзеляжи и осуществлять сборку) в авиаремонтных мастерских в подмосковном Быково.
Серийные ПР-5 немного отличались от опытного. Для улучшения центровки кабина пилота была передвинута вперед на 350 мм, а для улучшения обзора — к левому борту. Справа и ниже находилось сиденье бортмеханика. Были установлены обтекатели на колесах, зализы на стойках, новое бортовое оборудование. Первый серийный ПР-5 был построен в июле 1936 г. Машины этого типа (около 200 экземпляров) эксплуатировались на линиях страны в довоенное время.
На некоторых самолетах верхнее крыло сдвинули вперед на 100 мм и ввели с учетом опыта эксплуатации некоторые улучшения конструкции. Такие самолеты имели обозначение ПР-5бис.
В 1938 г. А. Н. Рафаэлянц вместо бипланной коробки установил на ПР-5 монопланное крыло собственной конструкции, обшитое полотном. Машина, обозначавшаяся как ПР-12, прошла испытания, затем эксплуатировалась на линии Москва-Харьков, но в серии ее не строили.
Мастерские в Быково (завод № 402) кроме постройки ПР-5 занимались еще капитальным ремонтом Р-5 (П-5) и двигателей к ним вплоть до 1945 г.
Первое боевое применение Р-5 относится к 1933 г.
Несколько десятков Р-5 были поставлены в Китай правительству провинции Синьцзян. Самолеты доставлялись в ящиках на пограничную станцию Аягуз, собирались там, после чего следовал перелет в столицу Синьцзяна город Урумчи. Р-5 участвовали в боевых действиях во время междоусобных войн в Китае на стороне синьцзянского правительства.
Когда в Испании осенью 1936 г. вспыхнула гражданская война и СССР решил оказать помощь Испанской республике, в порт Картахена была доставлена партия самолетов из 31 Р-5Ш и ССС. Их свели в отдельную группу, которой командовал Константин Гусев. Испанцы называли самолеты «Расанте». В период обороны Мадрида «Расанте» успешно штурмовали пехотные и кавалерийские колонны франкистов, не позаботившихся о прикрытии с воздуха.