Консолидейтед XP3Y имел отличную аэродинамику. Убирающиеся вспомогательные поплавки становились законцовками крыла, выполненного по схеме парасоль – оно было установлено на пилоне над фюзеляжем и имело по паре дополнительных подкосов с каждой стороны. Силовой набор крыла был выполнен из алюминиевых сплавов, так же, как и обшивка от передней кромки до заднего лонжерона. Остальная часть крыла и элероны были обтянуты пологном. Стабилизатор свободнонесущего горизонтального оперения имел металлическую обшивку, а руль высоты – полотняную. Аналогичной была и конструкция вертикального оперения: обшитый металлом киль и полотняная обшивка на руле направления. Все рулевые поверхности были оснащены триммерами.

Оборонительное вооружение состояло из 7,6-мм пулемета Браунинг в носовой стрелковой установке, огонь из которого вел бомбардир, и по одному 7,6-мм или 12,7-мм пулемету в бортовых стрелковых установках, располагавшихся за пилоном крыла. Наступательное вооружение могло состоять из бомб калибром от 45 до 453 кг или авиационных торпед, подвешивающихся на подкрыльевых держателях, расположенных с внешней стороны от подкосов. В носовой части, за специальным окном, закрывавшемся шторкой-жалюзи, размещался бомбардировочный прицел Норден Mk. XV. Корпус лодки был разделен переборками на пять водонепроницаемых отсеков, обеспечивающих плавучесть машины в случае повреждений. Сообщение между отсеками осуществлялось через герметичные люки. Экипаж самолета включал стрелка-бомбардира, двух пилотов, штурмана, радиста, бортинженера и двух стрелков. Машина имела камбуз и койки, позволявшие обеспечивать комфортные условия экипажу при продолжительном патрулировании или нахождении на передовых базах.

XP3Y (как и XP3D) был оснащен новыми моторами Пратт Уитни R-1830-58 «Твин Уосп», мощностью по 825 л.с., установленными в гондолах на передней кромке крыла и закрытых капотами NACA с регулируемыми створками. Использовались трехлопастные винты изменяемого uiara Гамильтон Стандарт с постоянной скоростью вращения. Постройка новой летающей лодки на заводе Консолидейтед в Буффало началась в конце 1933 года, продолжалась весь 1934 год и завершилась в начале 1935 года. Чтобы избежать возможных задержек, связанных с появлением льда на реке Ниагара, решили сразу отправить XP3Y по железной дороге на базу Норфолк, где провести сборку и наземные и летные испытания.

XP3Y-1 первоначальный вариант киля

XP3Y-1 первая модификация киля

XP3Y-1 окончательный вариант

Установка руля направления с увеличенной хордой, проведенная в ходе летных испытаний, оказалась неудачной и не решила проблем с устойчивостью и управляемостью, а даже усугубила их на взлетных режимах.

Прототип XP3Y прибыл в Норфолк в начале марта 1935 года и к середине месяца был собран и успешно прошел все наземные проверки. 21 марта летчик-испыгатель Консолидейтед Билл Уитли поднял новую машину в первый полет, который завершился без происшествий. В ходе последовавших испытательных полетов проблем не было и уже 28 марта XP3Y доставили в испытательный центр флота на базе Анакоста для проведения предварительных войсковых испытаний. В их ходе возникали незначительные проблемы, но они не оказали существенного влияния на ход тестирования. В апреле провели отстрел оружия, а в мае машину вернули в Норфолк. При посадке 13 мая самолет получил незначительные повреждения, которые удалось быстро исправить, и испытания продолжались.

В ходе испытательных полетов был выявлен ряд проблем с устойчивостью и управляемостью машины, что потребовало внести в конструкцию доработки. Результаты испытаний на бомбометание, проведенных в мае – июне, оказались неудовлетворительными из-за плохой курсовой устойчивости и значительных нагрузок на руле направления. Пытались увеличить площадь руля, но эго привело к еще большему возрастанию потребных управляющих усилий, и конструкцию снова переделали.

В июле XP3Y был возвращен в Норфолк для продолжения летных испытаний, во время которых, 27 июля, самолет получил пробоину при посадке. Водонепроницаемые переборки спасли машину от затопления и ее отбуксировали на базу для ремонта.

XP3Y-I в Сан-Диего с последним, третьим, вариантом руля направления. Он, а также удлиненный корпус лодки, позволили решить проблемы с устойчивостью и управляемостью самолета как в воздухе, так и на воде.

Прототип XP3Y после проведения всех доработок с новым рулем, удлиненным корпусом и носовой турелью новой конструкции. В мае 1935 года самолет переименовали в ХPBY-1, но на руле еще видны старые обозначения.

В окончательном отчете Комитета по летным испытаниям ВМС (Naval Trial Board) указывалось, что XP3Y пригоден для запуска в серийное производство. Вместе с тем был сделан ряд рекомендаций, позволявших улучшить летные и эксплуатационные характеристики самолета:

– была признана необходимой еще одна огневая точка, обеспечивающая обстрел задней нижней полусферы;

– требовалось улучшить конструкцию бортовых стрелковых точек, защитив их стрелков от набегающего потока воздуха щитками;

– необходимо было упростить подвеску бомб;

– для повышения путевой устойчивости требовалось доработать конструкцию руля направления;

– также в доработке нуждалась конструкция носовой турели.

Однако, более существенными для будущего PBY были зафиксированные в отчете Комитета летные характеристики:

29 июня 1935 года Консолидейтед получила заказ на 60 P3Y-1 и на новом заводе в Сан-Диего началась подготовка к серийному производству. В конструкцию этих машин внесли изменения рекомендованные Комитетом полетным испытаниям: установили новый руль направления, изменив форму хвостовой части фюзеляжа, оборудовали дополнительную стрелковую точку в хвостовом отсеке (которая вскоре получила ставшее в дальнейшем название «туннельная»), доработали носовую турель, изменили форму мотогондол и установили серийные моторы Пратт Уи гни R-1830-64.

XP3Y был доставлен в Сан-Диего для проведения соответствующих доработок, по окончании которых он получил новое обозначение XPBY-1, но сохранил свой первоначальный серийный номер (BuNo) 9459. Добавление литеры «В» к обозначению свидетельствовало о возможности самолета нести значительную бомбовую нагрузку. После облета испытателем фирмы Билом Уитли. 21 мая 1936 года, машину передали ВМС США для проведения испытаний. Они завершились успешно и лишь в очередной раз потребовалось внести изменения в конструкцию руля направления. Тем не менее, это позволило довести управляемость летающей лодки до приемлемой, а окончательно проблему удалось решить когда инженеры флота полностью переработали конструкцию хвостового оперения на PBN, РВ2В-1 и последней модификации «Каталины» – PBY-6A.