Одновременно с сухопутными тяжелыми самолетами для ВМФ СССР строились тяжелые летающие лодки. Первоначально производство гигантских гидросамолетов пытались освоить на основе схемы моноплана ТБ-3. Первым был двухлодочный цельнометаллический гидросамолет с шестью двигателями М-34Р в трех тандемных установках на центроплане – «морской крейсер» МК-1 (АНТ-22). Опытный экземпляр был готов к августу 1934 года. Взлетная масса МК-1 составляла 43 000 кг при бомбовой нагрузке 6000 кг, вооружение было представлено двумя пушками «Эрликон» и восемью пулеметами в шести экранированных турелях. «Катамаран» отлично плавал, но летал неважно. Он получился тихоходным – максимальная скорость 233 км/ч, с бомбами на наружной подвеске 205 км/ч – и не был принят к серийному производству.

Неудачным был и второй морской самолет бригады КОСОС ЦАГИ – МДР-4 (АНТ-27). В марте 1934 года начались его заводские испытания. В апреле произошла катастрофа, в которой погиб руководитель работ по морской авиации И.И. Погосский. Дублер самолета, получивший обозначение МТБ-1 (морской торпедоносец-бомбардировщик), был построен к осени. При взлетной массе 14 250 кг с тремя двигателями по 825 л.с. самолет у земли имел скорость 233 км/ч (без бомбовой нагрузки), а потолок – 5450 м. Поскольку военно-морской флот крайне нуждался в гидросамолетах, было принято решение до окончания госиспытаний запустить еще не ставшую на крыло машину в серию. В результате один за другим потерпели катастрофу еще два самолета. Сдав 15 машин, завод приостановил серию, к тому же в это время появилась вполне современная четырехмоторная летающая лодка АНТ-44, получившая обозначение МБТ-2. Первый полет состоялся 19 апреля 1937 года, но и эта модель в серию не пошла.

Короче говоря, до 1939 года советская морская авиация не получила ни одного типа гидросамолета, удовлетворявшего тактическим требованиям заказчика, за исключением одномоторного ближнего разведчика МБР-2, созданного Г.М. Бериевым еще в 1932 году.

Кроме Москвы и Ленинграда, уникальная авиастроительная школа возникла в Харькове, где строили не только «быстроходные тракторы» и «паровозы» с противоснарядным бронированием, но и создавали самолеты. В 1932 году талантливый инженер И.Г. Неман возглавил кафедру самолетостроения Харьковского авиационного института. Иосиф Григорьевич в корне изменил традиционный учебный процесс, стремясь объединить обучение с конструкторской практикой. Под его руководством преподавателями и студентами института были построены несколько машин марки ХАИ, в том числе серийный двухместный разведчик и ближний бомбардировщик Р-10 (ХАИ-5). Цельнодеревянный моноплан с убирающимися шасси, принятый на вооружение в 1936 году, с двигателем М-25 развивал максимальную скорость 380 км/ч, имел дальность полета 1450 км, потолок 7700 м, был вооружен тремя пулеметами ШКАС и мог нести внутри фюзеляжа 300 кг бомб. Впервые в отечественной авиации было применено дистанционное управление люками бомбового отсека. Летчики отмечали, что самолет Р-10 обладал высокой скоростью, простотой в управлении, устойчивостью в полете. Машина получилась маневренной и охотно выполняла все фигуры высшего пилотажа.

«Я лично совершил три полета на самолете Р-10 конструкции инженера Немана, – докладывал начальник ВВС Я.И. Алкснис, – самолет исключительно легок и прост в управлении, вполне доступен для летчиков средней и даже низкой квалификации. Летно-тактические данные самолета сравнительно высоки… Самолет устойчив при посадке и не имеет никаких тенденций к развороту ни при разбеге перед взлетом, ни при пробеге после посадки. Машина прошла испытания на штопор и выводится из него просто и хорошо, без затруднений… Самолет по своим боевым свойствам и летно-тактическим данным заслуживает того, чтобы его производить в большом количестве на вооружение наших войск и разведывательной авиации и всемерно форсировать его производство. Самолет деревянной конструкции, а потому его производство возможно не только на заводах ГУАПа, но и на заводах сельскохозяйственных машин. Считаю необходимым… предложить НКОПу представить свои соображения о форсировании производства самолета и расширения производственной базы за счет внедрения его на одном или двух заводах сельскохозяйственных машин параллельно с производством на заводе № 135».

До 1940 года на Саратовском заводе комбайнов было произведено 528 разведчиков.

Внедряя Р-10, руководство ВВС рассматривало его как переходную модель к более совершенной машине. В начале 1936 года был объявлен конкурс на лучший двухместный моноплан-разведчик и ближний бомбардировщик под условным девизом «Иванов». Самолет предназначался для замены устаревших разведчиков-бипланов Р-5. В конкурсе стартовали конструкторские бюро Н.Н. Поликарпова, П.О. Сухого, Д.П. Григоровича, И.Г. Немана, С.В. Ильюшина. В конце года, рассмотрев предоставленные проекты, наркомат выдал заказ трем претендентам. «Сталинское задание» на многоцелевой, массовый, простой в производстве и эксплуатации летательный аппарат предусматривало, что самолет Сухого будет цельнометаллическим, Поликарпова – смешанной конструкции, Немана – цельнодеревянным. У всех проектов ряд агрегатов должен был быть совершенно одинаковым и взаимозаменяемым: шасси, вооружение, мотоустановка (все – с двигателем М-62).

В годы второй пятилетки в СССР продолжалось наращивание мощностей авиационной промышленности. В 1937 году в стране насчитывалось уже 57 авиационных заводов, на которых было занято 249,1 тысячи рабочих и служащих. Так, на окраине Новосибирска начал функционировать завод № 153, который, с выходом на полную мощность, должен был выпускать 1500 истребителей и 1200 бомбардировщиков в год. (В реальности, как водится, всё оказалось сложнее, чем планировали строители новой жизни. Преодолевая специфику климата, удаленность от баз снабжения, недопоставки оборудования и комплектующих, дефицит специалистов – в наличии имелось всего лишь семь авиационных инженеров, – завод, получивший имя В.П. Чкалова, за 1937–1940 годы построил 396 истребителей И-16 и 503 двухместных учебных УТИ-4. Неотапливаемая и неэлектрифицированная громада бомбардировочного корпуса площадью почти в 30 тысяч кв. м в начале 1941 года продолжала зиять незастекленными окнами, несмотря на усилия руководства Стройтреста № 7 и Сиблага, а наркомат так и не определился с вопросом, какой же бомбардировщик производить. Предприятие оставалось пасынком авиапрома до тех пор, пока не грянула война и эвакуация заводов на восток.)

Крупнейшие научно-исследовательские институты самолетостроения ЦАГИ и ЦИАМ вышли на мировой уровень разработки конструкций самолетов самых различных типов. Научная и техническая мысль советских конструкторов не отставала от зарубежных достижений. Однако на уровень реализованных разработок по-прежнему оказывали значительное влияние проблемы с организацией производства, затягивание сроков внедрения эффективных технологических процессов, отсутствие отлаженной системы контроля за качеством. Устранению этих недостатков способствовало изучение и применение передового зарубежного опыта.

Начальник УМТС РККА И.П. Белов в докладе в Комиссию Обороны СНК СССР «О состоянии авиационной промышленности США» от 13 сентября 1936 года обращал внимание на то, что американские авиационные заводы переходят на методы организации массового поточного производства: