Еще на начальном этапе проектирования самолета было решено, что испытывать его станет шеф – пилот ЦАГИ М. М. Громов. По высказыванию Михаила Михайловича, следить за созданием АНТ-25 он начал с момента появления его общего вида, выполненного Борисом Кондорским. В соответствии с рекомендациями Громова скомпоновали кабину экипажа, в передней части которой находился первый пилот, за ним в центре кабины оборудовали место штурмана. Кресло второго пилота с дублирующим управлением и полным комплектом пилотажных приборов разместили в кормовой части кабины.

Для обеспечения взлета рекордного самолета с максимальным полетным весом на аэродроме НИИ ВВС в Щелково построили специальную наклонную взлетную полосу, которую в просторечии обычно называли «горкой». При общей длине 1800 м превышение начального участка над конечным участком разбега составляло 12 м.

Однако начали испытательные полеты новой машины на Центральном аэродроме Москвы. Впервые РД-1 под управлением М. М. Громова поднялся в воздух 22 июня 1933 г. Последующие испытательные старты показали, что с решением о проведении рекордного полета явно поторопились. РД-1 с двигателем М-34 без редуктора и деревянным винтом фиксированного шага для рекордных достижений определенно не годился. Самолет обеспечивал беспрерывное нахождение в воздухе всего 46,2 часа, а максимальную дальность не более 6950 км.

Впрочем, надежды оставались – их связывали со вторым экземпляром РД-2 (АНТ-25–дублер) с двигателем М-34Р, впервые полетевшим 8 сентября. Для определения лучших полетных характеристик самолет испытывался с различными воздушными винтами, что позволило уже на этом этапе подобрать наиболее эффективный образец для полета на максимальную дальность. Выяснили и эффективность использования убираемого шасси. С выпущенным шасси максимальное аэродинамическое качество составляло 13 единиц, а с убранным шасси – 15. Кроме этого, определили расходы горючего на всех режимах работы двигателя для разных высот полета. Михаил Громов вспоминал: «Планер был исключительный, самолет парил, как птица. Но то, к чему мы стремились, достигнуто не было…» Результаты испытаний показали, что самолет с максимальным взлетным весом 10 т при продолжительности полета 65,8 ч может обеспечить максимальную дальность не более 10 800 км. Таким образом, мечты о достижении рекорда в 1933 г. пришлось отложить, по крайней мере, до следующего летнего сезона.

Согласно испытаниям и обмерам в ОЭЛИД ЦАГИ самолет РД № 2 (АНТ-25 дублер) осенью 1933 г. обладал следующими параметрами:

Зимой 1933—34 гг. второй экземпляр АНТ-25 – РД-2 – заметно доработали. В значительной степени усовершенствовали силовую установку и бензосистему, заменили часть приборного оборудования, провели ряд облегчений самолета. Всю гофрированную обшивку крыла и хвостового оперения обтянули тканью, после этого покрыли лаком, переднюю кромку отполировали, стык крыла и фюзеляжа оборудовали зализами. В соответствии с расчетами продолжительность полета усовершенствованного самолета теперь могла достичь 80,4 часа, а дальность – 13 000 км.

Первые Герои Советского Союза. Слева направо: Н.П. Каманин, М.Т. Слепнев, И.В. Доронин, В.С. Молоков, М.М. Громов, М.В. Водопьянов, С.А. Леваневский, А.В. Ляпидевский

Для осуществления первого рекордного полета на дальность по замкнутому маршруту назначили экипаж из наиболее профессиональных авиаторов: командир М. М. Громов, второй пилот А. И. Филин, штурман И. Т. Спирин. 24 июля 1934 г. РД-2 впервые стартовал с наклонной горки с полным полетным весом по маршруту Москва – Рязань – Тула – Москва. Однако в первой попытке достичь рекордного результата по причине сбоя в работе двигателя не удалось, и Громов решил совершить посадку, не долетая Рязани, на полевую площадку. Пилот так описал эти события: «Аэродром представлял собой заливной луг, сесть на него с почти полным весом было нельзя: шасси завязло бы в мягком грунте, и мы поломали бы машину. Перед посадкой следовало предварительно слить горючее через специальные большие отверстия в крыльях, открыв аварийный слив. Отверстия же можно было открыть только при выключенном моторе, иначе мог произойти взрыв. Перевожу самолет в планирование, выключаю мотор и открываю слив. Справа слив идет нормально, а из левого крыла бежит лишь струйка. Мелькает в голове: успеем ли сесть, сумею ли удержать самолет в горизонтальном положении? В довершение к нашему неприглядному положению вижу, что снижаемся столь стремительно, что я вряд ли смогу перетянуть через реку. Катастрофа неминуема. Можно свернуть влево, но тогда разобью самолет. Вправо – то же самое. Что делать?! Включил мотор, дал на несколько секунд полный газ. Снова выключил мотор. К счастью, взрыва не последовало. Инженер и штурман – оба на заднем сиденье: пытаются хоть так оттянуть центр тяжести самолета назад…

РД-2 после достижения рекордной дальности полета по замкнутому маршруту перелетел на Центральный аэродром Москвы. 19 сентября 1934 г.

И вот уже самолет катится по земле. Сели на мягкий зеленый луг. Колеса увязли почти по ось, но самолет не скапотировал. Бензин продолжал течь. Справа слив скоро прекратился, а слева продолжался еще часа два. Риск оправдал себя. Самое главное – самолет цел».

Через месяц, 23 августа экипаж Громова повторил попытку, однако завершить полет по причине сбоя работы двигателя вновь не удалось. Через тридцать четыре часа полетного времени РД-2 совершил вынужденную посадку на военном аэродроме в Рязани.

Третья попытка полета по замкнутому маршруту: Москва – Тула – Харьков – Рязань – Москва, состоялась в сентябре 1934 г. Перед полетом был продублирован акт готовности самолета «РД № 2 с мотором М-34 № 30121 серии РД» к рекордному полету продолжительностью до 74 часов, подготовленный еще 23 августа 1934 г. В акте указывалось, что самолет налетал к тому времени 63 часа, мотор наработал на станке 65 часов, а на самолете – на земле и в воздухе – 15 часов. Признавалось возможным побитие рекорда дальности по замкнутому контуру протяженностью 10 700 км. Дальность по расчету получалась 11 355 км.

Указывались следующие основные характеристики самолета РД:

Старт состоялся 12 сентября в 8.00 утра со Щелковского аэродрома. Длина разбега в отсутствие ветра составила 1450 м, время разбега 55 секунд. Полет поначалу проходил на высоте 100 м, по мере расходования бензина облегченный самолет поднимался выше, достигнув на заключительном участке пути высоты 6000 м. 15 сентября 1934 г., через 75 часов непрерывного полета, преодолев расстояние 12 411 км со средней скоростью 165,48 км/ч, самолет приземлился на харьковском аэродроме. Точность расчетов Громова подтверждает тот факт, что в топливных баках осталось всего 30 кг бензина.

Вот таким непростым образом, с третьей попытки, первый советский рекорд дальности полета по замкнутому маршруту был завоеван. Командир экипажа Михаил Громов за этот полет был удостоен звания Героя Советского Союза (позднее он получил Золотую Звезду за № 8), Александр Филин и Иван Спирин были награждены орденами Ленина.

Следующим этапом в судьбе рекордной машины стал декабрь 1934 г. Именно тогда была подготовлена «Программа по перелетам самолета РД на 1935 год», в которой говорилось, что после успешного полета экипажа Громова есть все возможности для установления мирового рекорда дальности полета по прямой. Однако правительственного решения о подготовке такого полета пока не существовало, поэтому вновь рассматривались измененные варианты маршрутов. На этот раз указывались следующие два основных направления. Первый: Хабаровск – Дакар, протяженностью около 13 500 км, который отличался благоприятными и исследованными метеоусловиями по всему маршруту. Значительная часть пути проходила через территорию СССР до Москвы, далее минуя Варшаву по Европе до Мадрида, затем вдоль западного побережья Африки. Особой иезуитской особенностью хабаровского маршрута являлось то, что существующий рекорд дальности перекрывался на южном побережье Франции, где-то в районе Марселя. Для осуществления старта требовалось лишь построить в Хабаровске такую же наклонную горку для взлета длиной 1800 м, как и в Щелково. Была даже составлена смета на ее строительство, согласно которой пришлось бы затратить свыше двух миллионов народных рублей. Однако до реализации хабаровского варианта дело не дошло, и причины крылись вовсе не в значительных денежных тратах. Для кремлевского руководства, которое рассматривало перелеты исключительно как пропагандистские акции, приемлемым в 1935 г. представлялся только старт из Москвы.