Хотя в серию самолет запущен не был, его разработка подтолкнула ведущего компоновщика ОКБ-115 Леона Шехтера к идее создания многоцелевой машины, которая могла бы использоваться в первую очередь в качестве скоростного бомбардировщика, а также истребителя преследования. В процессе разработки компоновка и назначение самолета были пересмотрены. Согласно описанию, самолет «22» являлся «многоцелевым по своему назначению» и мог применяться как

«1. Истребитель с пушечным вооружением.

2. Ближний разведчик.

3. Скоростной бомбардировщик».

Оснащенная двумя 960-сильными моторами М-103 машина, совершившая первый вылет 23 марта 1939 года, во время заводских испытаний достигла выдающейся скорости 567 км/ч, что вызвало живой интерес у И.В. Сталина, из всех характеристик авиационной техники придававшего скорости особое значение. Сам Яковлев в своих мемуарах вспоминал: «Сталин, Молотов и Ворошилов очень интересовались моей машиной ББ и все расспрашивали, как это удалось при таких же двигателях и такой же бомбовой нагрузке, что и у СБ, получить скорость, превышающую скорость СБ.

Я объяснил, что здесь все дело в аэродинамике, что СБ проектировали пять лет тому назад, а наука за это время продвинулась далеко вперед. Кроме того, нам удалось свой бомбардировщик сделать значительно легче, чем СБ. Сталин все ходил по кабинету, удивлялся и говорил: «Чудеса, просто чудеса, это революция в авиации».

Однако Александр Сергеевич был не вполне искренен. Сравнивать опытный самолет «22» с серийным бомбардировщиком СБ было преждевременно, ибо речь шла еще не о «ближнем бомбардировщике» (ББ) «с той же нагрузкой, что и у СБ» (т. е. 500 кг, а «в перегруз» с бомбами на наружной подвеске – до 1,5 т), а о самолете, не имевшем ни вооружения, ни бронезащиты, ни радиостанции, ни даже переговорного устройства для членов экипажа и, по существу, боевой машиной не являющемся. Кроме того, опытная машина имела ряд нерешенных проблем, связанных с дефектами систем – от охлаждения двигателей до тормозной системы и гидравлики.

Выполнение требований ВВС привело к необходимости внести в конструкцию ряд изменений. В частности, пришлось изменить компоновку кабины экипажа. Обеспечение возможности применения бомб калибра до 100 кг потребовало внести изменения и в конструкцию фюзеляжа, что повлекло изменение центровки. В результате нести бомбовую нагрузку самолет мог только при условии, чтобы она находилась на внешней подвеске (соответственно, в первую очередь должен был освобождаться внутренний бомбоотсек, а затем сбрасываться бомбы на наружной подвеске, а не наоборот, как обычно). В результате прототип ББ-22 на испытаниях в феврале 1940 года смог развить скорость только 535 км/ч. Характеристики серийных машин, изготовленных не так тщательно, как опытные образцы, оказались еще ниже. При бомбовой нагрузке 500 кг (в том числе 100 кг на внешней подвеске) скорость самолета не превышала 450 км/ч, что фактически не превосходило показатели «устаревшего» СБ. Однако при этом к новому самолету имелось множество претензий со стороны летного и технического состава как в отношении летных качеств, так и непродуманности установки вооружения, неудобства в обслуживании и низкой надежности машины в целом. Дошло до того, что войсках вскоре стали расшифровывать аббревиатуру ББ как «бесполезный бомбардировщик». Не спасло положение и создание усовершенствованной модификации ББ-22бис, получившей более мощные новые двигатели М-105. Хотя по данным заводских испытаний, скорость возросла до 574 км/ч, эталонный образец для серийного выпуска показал только 540 км/ч. Не удалось при этом и устранить большинство имевшихся недостатков машины.

Уже в начале 1941 года самолет был снят с производства. В общей сложности было выпущено 237 ББ-22 и ББ-22бис, получивших в серии наименования Як-2 и Як-4.

Что же касается разведывательного варианта самолета «22», уже при начальных испытаниях даже при отсутствии большей части необходимого оборудования было отмечено, что «тактическая схема самолета в предъявленном варианте, несмотря на хороший обзор из пилотской кабины, не может быть признана удовлетворительной. Ограниченный обзор из кабины штурмана затрудняет ориентировку и в разведывательном варианте и совершенно исключает наводку самолета штурманом на цель и прицеливание при бомбометании».

Испытания разведчика Р-12 проводились до лета 1944 года. Устранить все недостатки и привести машину в соответствие с требованиями военных так и не удалось.

Справедливости ради стоит упомянуть об имеющемся мнении, что разведчик Яковлева мог стать эффективной машиной, если бы в его развитии пошли путем, аналогичным избранным англичанами при создании de Havilland Mosquito. Единственной защитой полностью лишенного вооружения британского разведчика и бомбардировщика была высокая скорость. Если бы самолет «22» по примеру «москито» был максимально облегчен – в том числе за счет вооружения, – то очевидно, вполне реальным было добиться на нем с двигателями М-105 скорости порядка 600 км/ч, сравнимой со скоростью современных ему истребителей. Однако сегодня это остается лишь предполагать.

Проект двухмоторного тяжелого истребителя изначально предусматривал создание одноместного самолета с мощным вооружением, включающим две 20-мм пушки ШВАК, размещенные под фюзеляжем, и три неподвижных пулемета ШКАС калибра 7,62 мм, причем два из них – в мотогондолах, стреляющие через полый вал винта.

В варианте истребителя на базе самолета «22» сперва предполагалась установка 23-мм пушек ПТБ-23 конструкции Я. Таубина и М. Бабурина, но после снятия пушки с производства и ареста в мае 1941 года Якова Таубина она была заменена на ШВАК. В целом работа над истребителем ББ-22ИС (И-29) достаточно затянулась сперва в связи с тем, что основные усилия КБ уже были направлены на создание легкого одномоторного истребителя, а с началом войны была прервана эвакуацией ОКБ. В процессе заводских испытаний была достигнута скорость 570 км/ч на высоте 5000 м и 470 км/ч у земли, дальность полета равнялась 1850 км, потолок 10 000 м и скороподъёмность 667 м/мин. Работы над И-29 продолжались до 1942 года, когда был начат выпуск тяжелого истребителя Пе-3.

В 1940 году конструкторским бюро завода № 81 под руководством Л. Курбалы была предпринята попытка создания на базе ББ-22бис пикирующего бомбардировщика «31» БПБ-22. Самолет должен был оборудоваться воздушными тормозами и автоматом вывода из пикирования, предусматривалась возможность нести на наружной подвеске две бомбы ФАБ-250, восемь реактивных снарядов РС-82 и дополнительные топливные баки. 28 декабря 1940 года в очередном испытательном полете самолет потерпел аварию. Поскольку к этому времени уже был создан пикирующий бомбардировщик Пе-2, восстанавливать самолет «31» не стали.

Весной 1941 года были проведены испытания одноместной штурмовой модификации Як-2, оборудованного комбинированной артиллерийско-бомбардировочной батареей КАББ-МВ конструкции Можаровского и Веневидова. Комплекс вооружения в составе двух пушек ШВАК и двух пулеметов ШКАС устанавливался на подвижной раме за кабиной летчика, получившей остекление увеличенной площади для улучшения обзора. Стволы оружия при стрельбе могли опускаться под углом до 30°, благодаря чему цель оставалась в зоне обстрела при горизонтальном полете самолета. Сохранилось и бомбардировочное вооружение Як-2, таким образом установка, названная её создателями «комбайном», позволяла в одном заходе осуществить комбинированный пушечно-бомбовый удар по наземному объекту. Отзывы по испытаниям установки в НИИ ВВС в целом были положительными, однако с началом войны работа по Як-2 КАББ была прекращена.