Понимали недостатки самолета и на заводе №301, где еще в октябре 1939 г. после опробования УТ-3 №301101 приняли решение собрать серию в двухместном варианте без вооружения. Такими стали все последующие УТ-3 этого предприятия. В серии предполагалось учесть замечания по результатам испытаний: остеклить носовую кабину сверху, со второго самолета 1-й серии ввести храповики для запуска моторов от автостартера, а позднее внедрить пиростартер вместо системы пневмозапуска.

Второй самолет вышел из цеха 17 декабря 1939 г., третий - 22 декабря. Девять УТ-3 первых серий направили на войсковые испытания. Они начались 15 мая 1940 г. в Энгельсской авиашколе. Яковлевскими машинами укомплектовали 1-й отряд 2-й эскадрильи (командир - ст. л-нт Кулишин). От головного УТ-3 серийные самолеты отличались отсутствием вооружения, усиленным костылем, измененными выхлопными патрубками и отсутствием двери между кабинами.

Испытания длились до 15 августа. Налетали в общей сложности 436 часов и 49 минут. Инструкторы летной школы оказались куда придирчивее, нежели испытатели НИИ ВВС. Их отчет был совершенно разгромным - досталось и конструкторам, и серийному заводу. Инструкторам очень не понравилась передняя кабина, в которой им приходилось работать. Тесная, душная, назад не видно ничего. Нет моторных приборов. Сидеть приходилось согнувшись, периодически стукаясь головой о потолок. Сиденье находилось далеко от педалей и, вдобавок, сдвинуто влево. Если инструктор был небольшого роста, то он просто не мог выжать педаль до отказа. Претензий по второй кабине тоже хватало: тесное сиденье, неудовлетворительный обзор, отсутствие форточки. Механики жаловались на плохой доступ к агрегатам самолета и мотора, отсутствие приспособлений и инструмента.

Относительно качества изготовления самолета в отчете значилось: «Производственное исполнение самолетов заводом №301 плохое...» Части от разных самолетов оказались невзаимозаменяемыми. Тормоза сильно грелись, заклинивало подшипники колес. Быстро изнашивались тросы управления - их хватало не более, чем на 20 часов. Особенно много неприятностей доставляли моторы. В жаркое заволжское лето, когда температура в тени превышала 35°, МВ-6 постоянно перегревались, температура головок цилиндров на 20-30° превышала максимально допустимую заводом-изготовителем. Винты АВ-3, как и старые деревянные, плохо подходили к режимам двигателя. На восьми самолетах из девяти сломали костыли! «Большое количество дефектов по самолету, мотору и ВМГ выводило из строя 5-6 самолетов ежедневно, а оставшиеся 3-4 самолета из-за вновь появляющихся дефектов использовались малоэффективно...». В итоге группа, обучавшаяся на стареньких Р-6, закончила программу раньше, чем курсанты л-нта Кулишина.

Возникли сомнения в целесообразности использования УТ-3 для подготовки пилотов СБ. «С полностью выпущенными щитками глиссада планирования очень крутая, что не соответствует боевым самолетам (СБ). Малый запас продольной статической устойчивости и неудовлетворительная боковая устойчивость не дают возможности тренировки в болтанку учеников-летчиков средней и ниже средней успеваемости... Взлетно-посадочные свойства... низки и не отвечают требованиям для учебнотренировочного самолета». В официальном отзыве школы записано: «Выпуск курсантов-летчиков самостоятельно на самолете СБ после самолета УТ-3 невозможен. УТ-3 в данном варианте по сравнению с Р-6 существенной разницы в потребном количестве вывозных полетов на СБ не дает». И даже более того: «Курсанты, обучающиеся на УТ-3, приобретают навыки в технике пилотирования, вредно сказывающиеся при переучивании на СБ». После всего этого неудивителен вывод: «Самолеты УТ-3 2МВ-6 конструкции инженера Яковлева в предъявленном варианте войсковые испытания не выдержали...».

В таком результате сказались, конечно, и просчеты КБ, и низкий уровень технологической культуры на совсем молодом заводе. Кроме того, «вывозной» вариант не соответствовал исходной концепции УТ-3, перенятой у немецкого FW 58, основным назначением которого была боевая подготовка - стрельба, бомбометание, навигация, связь. Это нашло свое отражение в отчете по войсковым испытаниям, где предлагалось передать все УТ-3 в школы штурманов, сняв второе управление, но установив пулеметы, прицел ОПБ-2, радио и самолетное переговорное устройство. Дальнейшую доработку УТ-3 предлагалось вести, взяв за образец FW 58. Для «вывозного» варианта куда выгоднее была бы компоновка по типу английского «Оксфорда» или американских АТ-10 и АТ-11, где два пилотских места располагались рядом. Неудача войсковых испытаний нанесла серьезный удар по дальнейшей судьбе УТ-3. На заводе №301 его с производства сняли, и вскоре там на смену ему пришел Як-1.

VT-3 с начала 1940 г. осваивался также на ленинградском заводе №47. Туда частично перебросили задел, оставшийся на заводе №301. Пользуясь правами заместителя наркома, Яковлев назначил главным конструктором завода №47 Е. Г.Адлера, на которого и возложил ответственность за освоение самолета заводом. Таким образом, на небольшом предприятии оказались сразу два главных конструктора - Адлер и назначенный ранее Г.И.Бакшаев. Внедрение УТ-3 на заводе №47 шло «со скрипом». Руководство предприятия считало машину недоведенной и несоответствующей требованиям ВВС.

Группа военных авиаторов осматривает УТ-3 в НИИ ВВС

Взлетает опытный УТ-3

Турель с пулеметом ШКАС в кабине стрелка

Стрелковая установка в кабине штурмана

Внутренняя подвеска бомб на опытном УТ-3

Самолеты завода №47 выпускались с учетом претензий, полученных на госиспытаниях. Они были двухместными, носовая часть получила новые очертания и совсем другое остекление (прозрачной стала вся верхняя часть), у пилота появилась форточка, заднюю кабину закрыли фанерным обтекателем, на втулки винтов одели коки. Вооружение и радио отсутствовали.

Головной серийный самолет №01147 выпустили 26 июля 1940 г. 30 июля заводской летчик Ф.Мокин при первом же взлете зацепил колесами земляной вал у Литовского канала. Включая форсаж, пилот непроизвольно отдал штурвал от себя, и машина клюнула носом. От удара левое колесо отлетело вместе с вилкой, а подкосы правой стойки пробили крыло и вышли через обшивку. Тем не менее летчик набрал высоту, сделал круг и зашел на посадку, считая левую «ногу» шасси целой. На земле же наоборот, сочли исправной правую стойку и выложили соответствующий вариант посадочного «Т». Не имея радиосвязи, пилот счел знак ошибкой и попытался сесть на несуществующее левое колесо. Тем не менее, все обошлось. Мокин отделался разбитым носом. Самолет восстановили, но зимой 1940-41 гг. на испытаниях он опять попал в аварию (скапотировал на посадке).