10-го же февраля, т. е. спустя неделю после утверждения предварительного проекта Техсоветом и НТК УВВС, ОСС ЦКБ получил через Авиатрест измененные технические требования к самолету У2-М 12, которыми устанавливалось время подъема самолета на 2000 м без пассажира вместо 15 минут — 13.

К концу марта выяснилось, что находившийся в Серпуховской авиационной школе мотор «Люцифер» был установлен на аэросани и разбит там при пробеге, а поступивший в НАМИ «Сальмсон» также использовался на аэросанях, отработал в сложных условиях более 150 часов и к установке на опытный самолет стал уже малопригодным. Все же было решено его отремонтировать и держать в резерве. Ввиду крушения надежд на использование западной техники остался только один путь — форсировать стендовые испытания М-11 и М-12.

В конце апреля ОСС ЦКБ получил для установки на первом экземпляре самолета У-2 мотор М-11, а в мае прибыл из НАМИ «Сальмсон».

С февраля 1927 г. началась постройка машины.

У-2 представлял собой биплан с взаимозаменяемыми верхним и нижним крылом (как и в самолете П-2). Взаимозаменяемыми были также элероны, рули высоты. Крыло двухлонжеронное. Профиль Прандтль (Геттинген) 365 с относительной толщиной 14 %. Отличительной чертой первого самолета являлись прямые, «рубленные» законцовки крыла, стабилизатора, руля направления, перешедшие от проекта Пороховщикова, что упрощало технологию производства, но ухудшало аэродинамику машины. С учетом возможных грубых посадок начинающих летчиков конструкция У-2 сделана излишне прочной, а следовательно, и перетяжеленной.

«… В самолете введены многие существенные в эксплуатационном отношении усовершенствования, как то: передвижное ножное управление, передвижные сиденья, выключаемые ножное и ручное управления, взаимозаменяемые элероны, рули высоты и пр.», — отмечал Николай Николаевич в отчетном докладе Авиатресту.

Трезво оценивая перспективы развития учебных машин, он заблаговременно и почти параллельно с первым проектом У-2 разработал еще один вариант с улучшенной аэродинамикой (с эллиптическими законцовками крыла и оперения) и, соответственно, с повышенными летными характеристиками, который внешне заметно отличался от предшествующего. Реализовать его Поликарпов предполагал после испытаний первого экземпляра У-2. Ввиду отсутствия подходящего более тонкого профиля крыла Николай Николаевич вместе с аэродинамиками ОСС ЦКБ был вынужден заняться его разработкой. После продувок ряда вариантов остановились на профиле ОСС ЦКБ № 2 с относительной толщиной 8,1 % и плоской нижней поверхностью. Интересно отметить, что в 30-х гг. этот профиль прошел всесторонние исследования в ЦАГИ, после чего был включен в альбом профилей под обозначением ЦАГИ-541. Конструкция машины облегчалась.

Статические испытания первого экземпляра У-2 были начаты 20 апреля 1927 г. и продолжались до конца мая. 23 июня 1927 г. НТК ВВС утвердил их результаты.

В начале июня 1927 г. постройка У-2 завершилась. Рекомендуемый Авиатрестом мотор М-12 очередной раз сломался на стенде. На У-2 установили удовлетворительно прошедший минимальный объем испытаний двигатель М-11. Самолет был выведен на аэродром 17 июня, а 24-го летчик М. М. Громов поднял его в воздух.

«На другой день после прыжка с парашютом из плоского штопора [на самолете И-1. — Прим. авт.], несмотря на боль в колене (приземлился все-таки не совсем удачно), я поднялся в воздух на лучшем учебном самолете Поликарпова У-2 в первый испытательный полет (без парашюта). Проделал все, что только можно было сделать на этом самолете», — вспоминал М. М. Громов.

Проведение испытаний осложнялось частыми отказами двигателя М-11 из-за перегрева масла, ненадежной работы карбюратора при подъеме на высоту выше 1000–1500 метров и т. д. Альтернативный мотор М-12 продолжал ломаться на стенде. В полетах приходилось заниматься не столько доводкой самолета, сколько доводкой двигателя М-11. По предложению Н. Н. Поликарпова (напомним, двигателиста по образованию) была образована специальная группа, составленная из инженеров ГАЗ № 4 и ОСС ЦКБ, для оперативной доработки М-11. В августе 1927 г. многие недостатки мотора удалось изжить. Заводские испытания были закончены в начале сентября 1927 г. Они показали, что У-2 удовлетворяет практически всем пунктам требований НТК ВВС к самолету за исключением скороподъемности.

15 сентября 1927 г. начались испытания У-2 в НИИ ВВС, которые подтвердили результаты завода. После их анализа УВВС решило построить опытную серию У-2. Однако против этого выступил… сам Н. Н. Поликарпов. Сложилась парадоксальная ситуация, когда машина удовлетворяет заказчика, он высказывает пожелание построить серию, а главный конструктор сопротивляется этому, настаивая на проведении дополнительных испытаний другого, нового экземпляра. Секрет был прост. Поликарпов считал, что самолет, построенный по его проекту, будет обладать более высокими летными характеристиками. Ему удалось добиться разрешения на постройку второго экземпляра У-2. Взлетный вес этого варианта по сравнению с предшествующим снижался до разумных пределов не в-ущерб удовлетворения требований к прочности. В совокупности с лучшей аэродинамикой летные характеристики машины ожидались более высокими. Летные и эксплуатационные испытания первого экземпляра У-2 подтвердили несостоятельность идеи А. Н. Туполева о топливных баках, подвешенных под консоли верхнего крыла. В новом варианте Поликарпов опять разместил их в фюзеляже. К этому времени УВВС дополнительно потребовало, чтобы У-2 с одним пилотом поднимался на 2000 метров за 13 минут. Новый вариант позволял выполнить и этот пункт требований.

Построен он был сравнительно быстро, однако передача на летные испытания задержалась ввиду отсутствия двигателя. М-11 с первого экземпляра У-2 был снят и отправлен на ГАЗ № 4, чтобы на его основе сделать другой, свободный от многих выявившихся недостатков. На это потребовалось довольно много времени. Поэтому на аэродроме У-2 оказался лишь в конце декабря 1927 г. Для проведения испытаний в зимних условиях решили использовать лыжи от самолета У-1.

Первый полет — 7 января 1928 г. — выполнил М. М. Громов.

28 февраля 1928 г. завод № 25 за подписью директора Журавлева и заведующего ОСС ЦКБ Поликарпова направил в НТК ВВС для утверждения эскизный проект У2-М11 (второй экземпляр). В пояснительной записке приводилось описание машины, ее характеристики, включая уже полученные на заводских испытаниях.

О пилотажных свойствах У-2 в ней написано следующее:

«В период полетных заводских испытаний была проверена управляемость самолета и проделаны петли, одиночные и серийные на 1000 м и на 2000 м, перевороты одинарные, скольжение на крыло и штопор. При этом выяснилось, что все фигуры, за исключением штопора, самолет делает нормально, что же касается штопора, то ввод самолета в таковой труден, выход же из штопора очень легкий.

…Отзыв пилота тов. ГРОМОВА о полетных качествах второго экз. У2-М110пытным Отделом не может быть представлен вследствие того, что по договоренности Отдела с начальником НИИ т. ГОРШКОВЫМ летчик т. ГРОМОВ может дать свой отзыв о самолете только во время испытания его в НИИ».

В начале марта самолет был передан в НИИ ВВС. Авиаконструктор А. С. Яковлев так вспоминал об этой фазе летных испытаний:

«Из ангара только что выкатили новый самолет У-2… — его готовили к первому полету. Конструктор самолета Николай Николаевич Поликарпов стоит у своего первенца и разговаривает с Михаилом Михайловичем Громовым. Громов, в летном комбинезоне, неторопливо и уверенно готовится к полету: прилаживает шлем, протирает очки, внимательно слушает конструктора.

Поликарпов — крепкий, плотный, с открытым русским лицом, живыми глазами — явно нервничает. Он что-то поясняет летчику перед ответственным полетом. Под конец ему, видимо, хочется пошутить, может быть, вывести себя из напряженного состояния: он похлопывает по крылу самолета, как купец добротный товар, и, кивая на мотор М-11, смеется.