Испытания закончились 25 апреля 1929 года. В отзыве НИИ ВВС отмечались хорошая устойчивость на всех режимах полета, быстрая и четкая реакция на работу рулей, легкое выполнение фигур высшего пилотажа, устойчивое пикирование, хороший обзор, удобная кабина. Правда, указывались недочеты — небольшая вибрация концов крыльев при некоторых режимах работы мотора и запаздывание с выходом из штопора, но это не повлияло на окончательное заключение: «Самолет И-4 ЮVI может быть рекомендован на снабжение воздушного флота как современный истребитель».

Всего было изготовлено около сотни истребителей И-4. Этот самолет был первым отечественным цельнометаллическим истребителем.

Позднее под руководством Туполева были созданы истребители АНТ-23 и АНТ-31.

Одноместный истребитель АНТ-23 (И-12) с двумя двигателями «Гном-Рон Юпитер VI», установленными в тандем, с кабиной летчика между ними, двухбалочной схемы, был низкопланом с 76-миллиметровыми динамореактивными пушками Курчевского АПК-4 в трубчатых балках.

Отношение А. Н. Туполева к Леониду Васильевичу Курчевскому, создателю динамореактивных пушек, которыми по личному настоянию начальника вооружений РККА M. H. Тухачевского были вооружены истребители, было двойственным. Туполев познакомился с ним еще до революции, в Кучинском институте, встречался с ним и в 1918 году в приемной у Горбунова. С одной стороны, он отдавал ему должное как энергичному и плодовитому, полному идей изобретателю, с другой — отмечал его крайнюю разбросанность, техническую поверхностность и безалаберность. Курчевский занимался и пушками, и гранатометами, и вездеходами, и танками, и глиссерами, и торпедами, и бомбами… Для Андрея Николаевича была очевидна научная бессистемность, авантюризм, «нахрапистость» — стремление Курчевского получить заказ любой ценой и умение избежать ответа за предыдущий.

«Творчество» Курчевского дорого обошлось стране. Исключительно над его сухопутными, авиационными, морскими безоткатными орудиями в канун войны (1931–1937) работали сразу несколько крупных артиллерийских заводов, а вот на фронт ни одно из этих орудий не попало ввиду очевидной небоеспособности. Надо ли говорить, что судьба конструктора была печальной.

Объяснять подобный государственный просчет лишь настойчивой всеядностью одержимого изобретателя неверно, важно отметить низкую техническую образованность советского правительства в то время, отметить отсутствие необходимых научно-исследовательских институтов и оторванность Академии наук от контроля поставленных и решаемых научно-технических задач.

…Конструкторскую бригаду АГОС, проектировавшую АНТ-23 (И-12), возглавлял Виктор Николаевич Чернышов. Сборка закончилась в начале лета 1931 года, и в июле самолет появился на аэродроме. 29 августа состоялся первый полет, показавший достаточно низкие характеристики. 21 марта 1932 года при пробной стрельбе из пушек произошло частичное разрушение конструкции, но летчик сумел привести самолет на аэродром. На посадке хвостовая балка переломилась, пилот чудом не пострадал.

Устранить промахи в конструировании планировалось на втором экземпляре с несколько измененными размерами — АНТ-23бис (И-12бис). Постройка началась еще летом 1931 года, но задержалась из-за неудовлетворительных летных испытаний первой машины. В процессе сборки в конструкцию вносилось много изменений. Работа затянулась, и руководство уже не проявляло к ней должного внимания. В этих условиях Бауманский райком ВЛКСМ в 1933 году решил взять шефство над строительством самолета, и И-12бис получил название «Бауманский комсомолец». Комсомольцы ЦАГИ обязались отработать на сборке по 60 часов в свободное время. Хотя машина практически была построена (на 1 января 1934 года ее готовность определялась как 84,95 процента), положение спасти не удалось. 4 июня на завод поступило распоряжение заместителя начальника ЦАГИ А. Н. Туполева о прекращении постройки И-12бис. Очевидно, Андрей Николаевич счел аэродинамическую схему самолета порочной, а положение летчика — между тянущим и толкающим двигателями — крайне опасным.

Еще одним истребителем стал АНТ-31 (И-14) — самолет со свободнонесущим монопланным крылом, первый в Советском Союзе с убирающимися шасси. Проектирование выполнила бригада Сухого под руководством Туполева. Фюзеляж и киль выполнялись с гладкой обшивкой, крыло и стабилизатор — с гофрированной.

В серии строился АНТ-31бис, имевший ряд существенных отличий: обшивка была полностью гладкой, кабина вновь осталась открытой, опоры шасси крепились под бортом фюзеляжа и убирались в сторону консолей крыла. Первые самолеты выпускались с двигателем «Райт-Циклон», позднее — с отечественными моторами М-25. Вооружение составляли пулемет ПВ-1 и две автоматические пушки Курчевского АПК калибра 37 миллиметров. Всего было построено 18 экземпляров этой машины.

Первый полет истребитель, пилотируемый летчиком-испытателем К. К. Поповым, совершил 23 мая 1933 года.

Главным недостатком этого самолета, в течение двух лет считавшимся конкурентом И-16, была сложность его конструкции и вытекавшая отсюда относительно высокая стоимость, что оказалось решающим фактором. И хотя, по некоторым данным, этот истребитель в воздушном бою превосходил И-16, был проще в пилотировании, он был снят с производства.

Последним поршневым истребителем Туполева стал Ту-1. Но это была уже другая эпоха.

В начале 1920-х годов в СССР приступили к восстановлению Военно-морского флота. Однако строить крупные боевые корабли молодому, ослабленному войной государству было не по силам. Упор сделали на развитие подводных лодок, торпедных катеров и морских самолетов, которые стоили относительно дешево и при этом способствовали достаточно эффективному решению оборонительных задач. Уже в марте 1923 года была утверждена программа разработки гидросамолетов различного назначения. В 1925 году программу значительно расширили, включив несколько новых типов машин. Одним из них был «разведчик открытого моря» (РОМ). Полагалось, что это будет летающая лодка с продолжительностью полета до шести часов, крейсерской скоростью 150 км/ч и потолком 4500 метров. Летом того же 1925 года создание РОМ поручили двум конструкторским коллективам. Под руководством Д. П. Григоровича в Отделе морского опытного самолетостроения (ОМОС) приступили к проектированию лодки смешанной конструкции, получившей обозначение МДР-1, или РОМ-1. В ЦАГИ в отделе АГОС начались работы над цельнометаллическим МДР-2, который, как и все туполевские самолеты, имел второе название — АНТ-8.

Поставленная задача была исключительно сложной. Еще никто в России не строил летающих лодок подобного класса, да и в мире за них брались немногие фирмы. Экспериментальная и технологическая база для таких конструкций в СССР отсутствовала. Григорович обладал весьма солидным опытом в области гидросамолетостроения, но все его предыдущие лодки были сравнительно небольшими одномоторными деревянными бипланами. Туполев взялся за создание морского самолета впервые, и, кроме того, его конструкторам предстояло решить существенно более сложные задачи, чем конкурентам из ОМОС. Передовая цельнометаллическая кольчугалюминиевая конструкция АНТ-8 обеспечивала меньший вес и большую прочность. Она обещала существенно улучшить эксплуатационные характеристики и ресурс самолета по сравнению с деревянным.