После успешного окончания станковых испытаний мотор нужно было опробовать в воздухе. Наиболее подходящим «стендом» сочли Ер-2, и в июне 1942 г. ермолаевское ОКБ-134 (обстоятельства, потребовавшие смены наименования ОКБ, изложены ниже в разделе, посвященном варианту самолета с дизелями М-30) получило от НКАП соответствующий приказ. Из-за разрушения втулки одного из специально спроектированных винтов ВИШ-70Е на самолет пришлось установить серийные винты АВ-7Ф-18В диаметром 4,1 м, которые по своим характеристикам не вполне соответствовали мощности двигателей и не позволяли снять с них всю мощность. Однако результаты испытаний с другими винтами (ВИШ-24, АВ-9ЕЛ-116) оказались еще менее удачными.

Самолет Ер-2 с моторами МБ-100 в ходе заводских испытаний. Эти 24-цилиндровые двигатели имели мощность 2000 л.с.

Летчик-испытатель полковник А. И. Алексеев и главный конструктор В. Г. Ермолаев.

Воздухозаборники водорадиаторов Ер-2 2МБ-100 размещались в носках центропланной части крыла, а воздухозаборники маслорадиаторов — под нижними панелями консолей.

Установка мощнейших и чрезвычайно тяжелых моторов на самолет потребовала многочисленных переделок в конструкции планера. Впервые на Ер-2 было введено расчленение крыла на шесть отсеков. Маслорадиаторы ОП-433 размещались в носках консолей, а водорадиаторы ОП-422 — в центроплане крыла. Потребовалось увеличить площадь горизонтального и вертикального оперения. Очень непростой оказалась задача капотировки двигателя. Его вал был коротким, а мидель очень большим (ширина мотора — 1467 мм, высота — 1080 мм), поэтому аэродинамика мотогондол получилась небезупречной. В 1942 г. самолет изготовили в металле, но начать полеты не успели. Следует учесть, что возможности завода № 134, организованного 12 июля на новом месте, были куда скромнее, чем у прежнего 240-го. На протяжении всего 1943 г. проводились доводочные работы и отладка систем. Первый полет машины состоялся 28 августа 1943 г., но затем из-за возникшей тряски производилась отладка мотоустановок на земле. Цикл испытаний мотора МБ-100 на самолете Ер-2 удалось закончить только к июлю 1944 г. Ведущими инженерами от завода № 134 были Сверчевский и Казанли, пилотировал машину Герой Советского Союза полковник Алексеев.

Летные данные бомбардировщика с моторами А. М. Добротворского оказались средними: при полетной массе 13 000 кг максимальная скорость на высоте 4000 м составила всего 475 км/ч. На режиме эксплуатационной мощности двигатели расходовали почти тонну бензина в час, поэтому нормального запаса в 3–4 тонны хватало лишь на 1500–1700 км. По комплексу летно-технических характеристик самолет не представлял интереса для Авиации дальнего действия. Следует отметить, что МБ-100 заметно уступал аналогичным зарубежным моторам по удельным параметрам. Так, английский 24-цилиндровый «Сейбр» при приблизительно равной взлетной мощности весил на 200 кг меньше. «Лоб» МБ-100 был в полтора раза больше, чем у «Сейбра». Да и надежность отечественного мотора не выдерживала критики: его ресурс составлял всего 50 часов. В общем, требовалась доводка, и завод № 16 к 1945 г. подготовил форсированный вариант МБ-100Ф. С ним испытания Ер-2 продолжились, но положительных результатов, достаточных для получения рекомендации о передаче в серию, добиться не удалось.

К 1 июня 1941 г. в СССР было построено около 200 авиационных дизелей, в том числе ленинградским Кировским и Харьковским тракторным заводами — до 150 М-40 и М-40Ф, а подмосковным заводом № 82 — до 50 М-30. Этими моторами на первом этапе стали оснащаться самолеты ТБ-7 производства казанского завода № 124. Во вторую очередь потребителями дизелей являлись «еры». Поскольку в начале 1941 г. серийное производство Ер-2 с дизелями только планировалось, а вариант ТБ-7 уже существовал в металле, то и хлебнуть «дизельных прелестей» раньше других довелось коллективу ОКБ И. Ф. Незваля и сотрудникам завода № 124. Первые итоги эксплуатации двигателей с воспламенением от сжатия, надо признать, оказались нерадостными. В ходе испытаний только 22 % моторов М-40 и 10 % моторов М-30 смогли наработать более 50 часов, при этом примерно каждый третий дизель выходил из строя, не отслужив и 10 часов.

Следует отметить, что если в Германии основной упор при создании авиационного дизеля делался на повышении надежности, то в СССР — на достижении наибольшей номинальной мощности. В нашей стране считалось наиболее перспективным применение авиадизелей на дальних и тяжелых бомбардировщиках. Для самолетов этих классов на первый план выходили требования к экономичности и высокой единичной мощности «движка». Поскольку максимальная взлетная масса двухмоторного дальнего бомбардировщика в то время оценивалась величиной 16–18 т, то для получения хороших взлетных качеств и достаточно большой крейсерской скорости (порядка 400 км/ч) требовался двигатель с максимальной мощностью 1500–1800 л.с. На получение именно таких характеристик в первую очередь была нацелена деятельность отечественных «дизельных» КБ.

Двигатель М-30 проектировался А. Д. Чаромским с учетом уже выявленных недостатков М-40. В частности, были сконструированы моноблоки цилиндров (один из дефектов М-40 — выбивание алюминиевой прокладки в газовом стыке блоков), применены более жесткий коленчатый вал, новые шатуны и усиленный картер мотора, в конструкции которых учитывался французский опыт. Для этого Чаромскому и его сотрудникам пришлось тщательно изучить все «тонкости» мотора «Испано-Сюиза» HS12Y. В целом мотор М-30 оказался проще в производстве и в эксплуатации по сравнению с М-40. Конструкция его в силовом отношении являлась более жесткой, и при меньшей массе мотор после соответствующих доводок стал более надежным, допускающим форсирование без особых переделок. В декабре 1940 г. он прошел 100-часовые государственные испытания, а в июне 1941 г. — комиссионные 150-часовые испытания на станке. И все же М-30, как и все новые изделия, страдал большим количеством хотя и мелких, но неприятных дефектов. Кроме того, самый главный недостаток он унаследовал от М-40, сохранив склонность к самовыключению при полете на крейсерской скорости на высоте более 4000 м.

Планы оснащения опытного Ер-2 двигателями М-30 в 1941 г. не были реализованы из-за начала войны, перенацеливания завода № 240 на серийное производство кассет мелких бомб КМБ-2 (наркомат авиапромышленности «спустил» заводу план производства кассет, предусматривающий выпуск 1000 штук в месяц) и последующей его эвакуации в Казань. Кроме того, много усилий ОКБ-240 потратило на варианты бомбардировщика с моторами М-40Ф и АМ-37, не говоря уже о серийных машинах. Только после возвращения в Москву весной 1942 г. Ермолаев сосредоточил основное внимание на дизеле М-30.