Тем не менее, работы по самолету продолжались, правда, в очень не высоком темпе. В начале 1970-х гг. попытались использовать на Ан-3 двигатель ТВ2-117С мощностью 1500 э.л.с., создаваемый в ОКБ им. В.Я. Климова под руководством С.П. Изотова. Он представлял собой самолетный вариант вертолетного ТВ2-117А, в отличие от которого оснащался выносным редуктором воздушного винта и новым выхлопным устройством. Двигатель был весьма тяжелым (900 кг), и, чтобы сохранить центровку самолета, его решили установить под одноместной кабиной экипажа. Такое решение позволило также сделать короткую носовую часть фюзеляжа и обеспечить отличный обзор летчику. Воздухозаборники разместили по бортам фюзеляжа под верхним крылом, что предотвращало попадание в них посторонних предметов с земли и химикатов при загрузке. Конструкция воздухозаборников обеспечивала очистку воздуха от крупных частиц пыли, а мелкие задерживал блок спецфильтров. Такая система очистки гарантировала надежную эксплуатацию самолета с грунтовых аэродромов.
Модель первого варианта Ан-3 с двигателем ГТД-10
Компоновка Ан-3 с двигателем ТВ2-117С
В целом, конструкция Ан-3 с ТВ2-117С сохраняла лишь некоторую преемственность с Ан-2 и имела много характерных особенностей. Так, на машине собирались применить крылья увеличенного размаха (верхнее – на 2 м, нижнее – на 4,38 м), шасси с передней опорой, организовать с левого борта входную дверь автомобильного типа. Для повышения ресурса и коррозионной стойкости к воздействию химикатов фюзеляж от шпангоута №5 до хвостового оперения решили выполнить из стеклопластика, что также позволяло снизить массу конструкции на 230 кг. В 1969-71 гг. совместно с кафедрой прочности ХАИ была отработана технология изготовления такого фюзеляжа, а затем проведены успешные статиспытания натурного пластмассового отсека. Радикальному обновлению планировалось подвергнуть оборудование самолета, в том числе пилотажно-навигационное и радиосвязное. Кабина летчика должна была оснащаться системой кондиционирования и наддува.
В 1971 г. вместе с упомянутыми выше разработками Измайлова техпредпожение по такому варианту Ан-3 было представлено на рассмотрение МАП и МГА. Кроме того, ОКБ Антонова выдвинуло проект сельхозварианта Ан-14М с двумя перспективными ТВД-850 мощностью по 810 э.л.с. конструкции С.П. Изотова. Еще одним участником этого своеобразного конкурса стал предложенный поляками М-14 с горемычным ТВД-10А. После изучения этих проектов в ЦАГИ Ан-3 наряду с И-711 получил рекомендацию на дальнейшую разработку и постройку опытного экземпляра. Однако в МАП не спешили разрешать Антонову перейти к практической реализации задуманного, а лишь поручили подготовить эскизный проект. Во время работы над ним много внимания уделялось сельхозоборудованию самолета, включавшему комплект агрегатов распыления и опрыскивания, в доводке которого принимали участие специалисты ВНИИ ПАНХ.
Однако постепенно интерес к этому проекту в ОКБ Антонова угасал. Все очевиднее становились недостатки, связанные с размещением ТВ2-117С, например, высокие вибрации в кабине экипажа и сильный нагрев ее пола. Но решающим обстоятельством, приведшим к прекращению этой работы, стало отсутствие двигателя, ведь ТВ2-117С так и не был создан.
В качестве очередного варианта силовой установки Ан-3 рассматривались два ТВД-850, которые размещались единым блоком перед кабиной пилота и вращали воздушный винт через общий редуктор. ТВД-850 казался многообещающим двигателем, предполагалось, что он будет массово выпускаться и найдет применение не только на Ан-3, но и на Ан-28, L-410, Ми-2. На испытаниях двигатель продемонстрировал отличные характеристики, но так и не был запущен в серию. Поэтому этот вариант модернизации Ан-2 также не удалось реализовать.
Макет кабины Ан-3
Выкатка Ан-3 из цеха №21 ЛИиДБ в Гостомеле для покраски
Тем временем обескровленное ОМКБ, которое возглавил B.C. Пащенко, продолжало потихоньку создавать двигатели семейства ТВД-10. Удалось построить ТВД-10Б мощностью 1025 э.л.с., который нашел применение на Ан-28 и Бе-30. Ренессанс переживал и ТВД-10A, причем его мощность собирались довести до 1375 э.л.с. На какое-то время даже министерские деятели сменили гнев на милость и достаточно благосклонно стали смотреть на эту разработку. В сентябре 1974 г. МГА и МАП приняли решение, в котором просили «польскую сторону рассмотреть вопрос о возможности серийного производства двигателей ТВД-10А в 1976 г. в самолетном варианте», а также «считать целесообразным провести работы по установке ТВД- 10А на Ан-2 в целях улучшения ЛТХ этого самолета на сельхозработах, имея в виду модернизацию существующего парка Ан-2. Модернизированный самолет предъявить на испытания МГА в 1975г., по результатам которых принять решение о целесообразности проведения дальнейших работ».
В июне 1975 г. Антонов добился постановления ЦК КПСС и Совмина СССР, которое предписывало МГА передать на баланс киевского ОКБ новенький Ан-2 (борт СССР-26700, сер. №1G163-21) для переделки в Ан-3. Однако праздновать победу было рано. В.Е. Задорожный вспоминает: «Мы начали интенсивную работу над модификацией. Олег Константинович полагал, что, когда машина появится, легче будет пройти все бюрократические джунгли. Но все оказалось сложнее. Хотя двигатель ТВД-10 уже был, однако к тому времени понадобилась вспомогательная силовая установка для Ил-86. Омичи создали ее на базе ТВД-10. Это предложение было одобрено министерством, и ВСУ-10 была запущена в серию на Омском моторостроительном предприятии им. П. И. Баранова. Двигатель для Ан-3 в очередной раз был заброшен».
В декабре 1977 г. вышел приказ МАП №313, предписывающий построить первый экземпляр Ан-3 в 1978 г. Однако сделать это оказалось невозможным, прежде всего, из-за изменившейся в очередной раз позиции самого министерства. Дело в том, что в это время из Польши стали поступать М-15. В недрах МАП снова стал муссироваться тезис об устарелости ТВД-10A, хотя он по топливной эффективности и весовому совершенству ничем не уступал широко распространенному двигателю РТ6 канадского отделения фирмы Pratt amp;Whitney. Омичи не могли построить даже опытный экземпляр двигателя, который получил к тому времени обозначение ТВД-20. Когда стало ясно, что под министерским руководством ТВД-20 может быть успешно похоронен, Антонов решил помочь ОМКБ. Вначале была предпринята попытка изготовить отдельные агрегаты двигателя на других мотостроительных заводах, однако предприятия, на которые Олег Константинович делал ставку, оказались перегружены. Тогда Антонов изменил тактику. Он направил в ОМКБ хорошего снабженца, благодаря усилиям которого в Омске все-таки изготовили не только опытный образец ТВД-20, но и построили бокс для его испытаний и доводки. Вскоре антоновское ОКБ получило долгожданный ТВД-20.
На этапе рабочего проектирования Ан-3 много внимания уделялось интерьеру кабины пилотов. Дизайнеры во главе с начальником отдела художественного проектирования О.В. Калининым постарались обеспечить экипажу максимально возможный комфорт. Для этого были предложены новые конструктивные решения кресел и пультов управления. Например, кресло пилота функционально разделили на две части: спинку с плечевыми ремнями, расположенную неподвижно на силовом шпангоуте, и сиденье с механизмом регулировки положения. Кресло получилось удобным и одновременно позволило повысить безопасность пилота в аварийных ситуациях. Эти и другие новшества были отработаны на натурном макете, в который превратили кабину настоящего Ан-2.
Киевляне решили провести летные испытания Ан-2 (СССР-26700) по программе Ан-3, для того чтобы в дальнейшем сравнить полученные ЛТХ с характеристиками этой машины после переоборудования. В декабре 1979 г. Ан-2 перегнали в Туркмению, где в окрестностях Ашхабада находилось несколько ровных площадок, образовавшихся на месте высохших озер. Там экипаж в составе летчика-испытателя ОКБ С.А. Горбика и ведущего инженера П.Д. Игнатенко выполнили необходимое количество полетов.