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).