Текущие дела по постройке и испытанию машины развивались следующим образом. Наземные испытания первого опытного экземпляра СПБ № 1–0 начались с 3 января 1940 г. Летные испытания задержались из-за несвоевременного завершения статических испытаний. Первый полет СПБ № 1–0 состоялся лишь 18 февраля 1940 г., когда Б. Н. Кудрин поднял машину в воздух. 26 марта 1940 г. М. А. Липкин совершил первый полет на втором экземпляре опытного самолета (№ 2–0).

Сборка и регулировка СПБ № 1–0 проводились с отклонениями от техусловий, что не могло не сказаться на поведении машины в воздухе. Летчик-испытатель Б. Н. Кудрин отмечал, что СПБ № 1–0 имел особенность в пилотировании — машину затягивало в пикирование при скоростях свыше 400 км/ч по прибору с резким увеличением потребных усилий на вывод. Из-за этого Кудрин не смог даже на краткое время убрать руку со штурвала управления для включения триммера руля высоты. И после повторения подобного случая он отказался летать на самолете.

Эту машину облетал и М. А. Липкин с тем же результатом. Директор завода № 22 приказал запретить испытания СПБ № 1–0 до устранения отклонений в регулировке.

СПБ № 2–0 был отрегулирован гораздо лучше. Однако его испытания продолжались недолго. 7 апреля 1940 г. машина потерпела аварию: во время пробега на посадке из-за производственного дефекта сломались оба подкоса шасси.

17 апреля в воздух поднялся первый самолет первой серии № 1–1.

М. А. Липкин, обобщая опыт полетов на СПБ, отмечал:

«При испытании самолетов 1/0, 2/0 и 1/1 мною выявлено:

1. Самолет неустойчив в продольном отношении, при нарушении режима самолет кабрирует или пикирует, не возвращаясь в первоначальный режим.

2. В поперечном отношении устойчивость недостаточная.

3. Управляемость самолета хорошая. На глубоких виражах самолет устойчив. На мелких виражах и разворотах самолет неустойчив.

4. На пикировании вибраций не наблюдалось, но на пикировании самолет имеет тенденцию к увеличению угла [пикирования], которая парируется триммерами.

5. На парашютировании имеются вибрации — бафтинг на скорости 140 км/ч с работающими моторами и на скорости 150 км/ч без моторов.

6. На максимальных скоростях фонарь отходит назад…

7. Козырек [фонаря кабины] летчика сильно искажает и ухудшает обзор…

8. Взлет и посадка просты».

Из других недостатков Липкин указал плохую работу бензиновых кранов в полете, кабрирующий момент при открывании щитков. «Сырые» двигатели М-105 часто отказывали. Многие из дефектов можно было сравнительно просто устранить: требовалось только время.

26 апреля на испытания вышел второй серийный СПБ № 2–1. После полета над заводским аэродромом летчик-испытатель П. Г. Головин перегнал его на Центральный аэродром, отметив, что температура воды и масла правого мотора на 15° выше левого. На следующий день Головин снова поднял машину в воздух: Задание предусматривало определение устойчивости и управляемости СПБ на высоте 2000–3000 м в зоне Центрального аэродрома. Погода была облачной, и на начальной, «видимой», части полета за СПБ наблюдали Поликарпов, Жемчужин, начальник техбюро завода Усаченко. Спустя полчаса, в 19 часов 15 минут, самолет в зоне аэродрома НИИ ГВФ в Тушино «вывалился» из облаков, у земли сорвался в плоский штопор, упал и загорелся, похоронив под обломками экипаж.

Специальная комиссия под председательством А. В. Ляпидевского сделала вывод о том, что причиной катастрофы явился переход самолета в плоский штопор. Но при этом остался открытым вопрос, почему это произошло, почему экипаж оказался над Тушино.

По-видимому, в воздухе разрушился правый мотор, о чем свидетельствуют фотографии аварийного акта. Затем последовала потеря летчиком пространственной ориентации в облаках. Определенную роль сыграли недостаточный опыт Головина на СПБ и малый запас продольной устойчивости самолета на критических режимах.

Аварийная комиссия рекомендовала: 1) продолжить заводские испытания СПБ № 2/0, 1/1 и 3/1; 2) обязать главного конструктора Поликарпова продуть в натурной аэродинамической трубе ЦАГИ самолет и внести соответствующие изменения в конструкцию; 3) пересчитать СПБ на штопор, получить заключение ЦАГИ.

Для продувок в ЦАГИ передали СПБ № 1–0. Отремонтированный № 2–0 привели в летное состояние.

В начале мая 1940 г. начальник ВВС Смушкевич сообщил Сталину, что вопрос о принятии на вооружение пикирующего бомбардировщика «100» или СПБ решится в ближайшие дни.

6 мая очередной испытательный полет СПБ № 2–0 закончился аварией: в воздухе заклинило левый мотор, и машина сделала вынужденную посадку на аэродроме в Щелково.

15 мая 1940 г. начальник ГУАС КА Алексеев писал наркому обороны Тимошенко о том, что надо «перейти на СБ-РК, но не сокращать программу по СПБ».

16 мая летчик Кудрин на СПБ № 2–0 из-за производственного дефекта попал в аварию: отлетело ушко триммера левого руля направления. Кудрин с трудом погасил скорость и произвел посадку на Центральном аэродроме.

После этой аварии начальник ГУАС КА в новом письме наркому обороны стал ратовать за запуск в производство самолета «100», прекратив выпуск СПБ.

Позже об этом же Смушкевич писал и наркому авиапромышленности Шахурину. Фактически участь самолета уже была решена. Но испытания пока еще продолжались.

27 мая летчик М. А. Липкин вылетел на СПБ № 3–1. На высоте 2000 м упало давление масла правого двигателя. Выключив его, Липкин пошел на посадку на аэродром завода № 22, заполненный серийной продукцией — бомбардировщиками СБ. Немного не дотянув до начала посадочной полосы, Липкин задел стабилизатором винт СБ. Самолет ударился о землю, подпрыгнул, снес шасси и упал. Экипаж остался жив.

Несмотря на решения ВВС и НКАП, 1 июня 1940 г. Комитет Обороны предписал выпустить 15 машин СПБ войсковой серии.

14 июня 1940 г. начальник летной группы НКАП М. М. Громов, ознакомившись с результатами испытаний, написал заместителю наркома А. С. Яковлеву: «Моторный агрегат не доведен».

Но к этому времени ЦАГИ на основании полученных материалов установил критическую скорость флаттера крыла при условии частичной статической балансировки элеронов равной 858 км/ч, при несбалансированных элеронах — 500 км/ч. Изменить эту скорость можно было установкой в носке элеронов дополнительных грузов. Это сделали на находившихся на заводе СПБ. Экземпляр № 1–1 был уже на аэродроме, и на нем грузы не устанавливались. Н. А. Жемчужин на основании поведения самолета на максимальной скорости считал методики ЦАГИ недостаточно точными и поэтому значения критической скорости флаттера более высокими. Его волновал возможный флаттер оперения. Поэтому в очередной полет для испытания на флаттер в экипаж, возглавляемый М. А. Липкиным, включили инженера Г. А. Булычева.

20 июля 1940 г. самолет поднялся в небо. По свидетельству очевидцев, машина, летя с высокой скоростью на высоте 2000–2500 м, стала рассыпаться. Экипаж погиб.

Аварийная комиссия, проработав всего два дня, назвала наиболее вероятной причиной катастрофы изгибно-элеронный флаттер крыла. Это объяснение было сделано ввиду отсутствия на элеронах противофлаттерных грузов. Однако при осмотре обломков самолета и, в частности, более сохранившейся левой консоли не обнаружилось повреждений, присущих данному виду флаттера: смятых листов обшивки, складок, волн, следов ударов элеронов. Николай Николаевич не согласился с мнением комиссии. Он считал более вероятными другие причины: отрыв носка крыла, отрыв двигателя от моторамы или всей мотогондолы, обрыв тяги управления элероном.

Очевидцы катастрофы отмечали сильный рев моторов и следы светлого дыма. Это наводит на мысль, что причиной катастрофы могла стать раскрутка винта и последовавшее за этим разрушение мотогондолы. По практике тех лет на горизонтальную площадку обычно выходили «с прижимом», после небольшого участка пикирования. Тем самым при наличии предпосылок (недочеты в конструкции двигателя и винта) создавались условия к раскрутке винтов. К настоящему времени известны многие случаи подобных катастроф, в том числе и на серийных пикирующих бомбардировщиках Пе-2. Однако поиском истинных причин никто не занимался и, по-видимому, не хотел заниматься. Главным виновником произошедшего назвали заместителя Н. Н. Поликарпова и ведущего по самолету СПБ Н. А. Жемчужина, который вовремя не распорядился поставить на элероны испытываемого экземпляра грузы. Он был немедленно арестован. За Жемчужина вступились летчики и специалисты НИИ ВВС: к этому времени там уже были получены экземпляры отчета ЦАГИ по флаттерным свойствам СПБ. Жемчужина выпустили, списав все на Липкина, «излишне энергично наращивающего скорость».