Головным образцом 2-й серии стала машина №4151. На ней появились храповики и усиленный башмак костыля. Резина колес была отечественного производства. На турели стоял один пулемет ДА, балки Дер-13 отсутствовали. Головная машина 15-25 июня 1930 г. прошла испытания в НИИ ВВС как эталон легкого бомбардировщика с нагрузкой до 664 кг. Полеты показали, что шасси недостаточно жесткое для увеличившегося взлетного веса. Всего за неделю испытаний оно начало деформироваться.
С применением Р-5 в качестве легких бомбардировщиков возникли проблемы. Из Харькова сообщали: «…даже при нормальной бомбовой нагрузке под крыльями эксплуатация самолета небезопасна». Дело в том, что завод так и не установил бобышки под бомбодержатели, и со временем от нагрузки расшатался набор крыла. Уже в октябре 1930 г. полеты на Р-5 с бомбами запретили. Предложили использовать самолеты 1-й и 2-й серий только как разведчики, сняв бомбодержатели вообще. Но Алкснис, ставший уже начальником УВВС, воспротивился этому. Он не только запретил впредь принимать самолеты без усиления крыла, но и потребовал доработать все ранее выпущенные. 14 ноября приказали вскрыть на заводе уже готовые машины и установить бобышки.
В 1930-31 финансовом году (с июля по июль) Авиатрест пообещал сдать 45 машин. Реально к концу 1930 г. изготовили 19, из которых сдали 16.
Зажигательный прибор ЗАП-4 заправляли гранулированным желтым фосфором в керосине. Эта смесь вспыхивала, соединяясь с дымовой смесью С-4 из нижнего небольшого баллона. Справа - бомба ФАБ-250 на «поясной» подвеске
Р-5 с четырьмя ЗАП-4 на испытаниях системы "Огненный дождь". Июнь 1936 г.
Задания на освоение новой машины дали также заводам № 31 (Таганрог), № 35 (Смоленск) и № 43 (Харьков). Фактически только первый реально приступил к производству. В августе 1930 г. там начали изготовление пяти фюзеляжей. Их почти закончили и начали делать другие узлы, когда ВАО, сменившее Авиатрест, направило в Таганрог многочисленные изменения к документации, внесенные по результатам испытаний. В качестве эталона в Таганрог привезли самолет № 4143. Что смогли - переделали, но многое пришлось оставить по-старому, поскольку это требовало изготовления новой оснастки или получения дополнительного оборудования. В результате первая таганрогская пятерка Р-5 была готова только в августе 1931 г. На всех машинах приемка обнаружила несоответствия чертежам, некомплект оборудования, а вооружения вообще не было. Однако УВВС все-таки согласилось их принять.
Руководство ВАО поняло бесперспективность распыления сил и сняло с завода № 31 план по Р-5. Весь обьем производства лег на завод № 1. Массовый выпуск начали двумя сериями, в которых было 50 и 80 машин. Часть запланированных для них нововведений опробовали на специально построенном самолете № 4316. На нем установили изготовленный в Рыбинске мотор М-17 (советскую копию BMW VI) и усиленное шасси.
3-я серия начиналась с самолета № 4534. На нем увеличили окно в полу, поставили пилоту зеркало для обзора назад. Затем внедрили увеличенные радиаторы, стойки и подкосы шасси из труб большего диаметра, более прочное сиденье летнаба. С 16-го Р-5 этой серии появились подфюзеляжные бомбодержатели Дер-13. Некоторые самолеты с конца 1930 г. комплектовались пулеметами ДА. Улучшили дренаж и снабдили резиновыми прокладками люки в центроплане. Всего за 1931 г. в конструкцию внесли более 150 изменений.
Осенью рассматривали несколько вариантов усиления вооружения Р-5. В частности, прорабатывали установку второго пулемета ПВ-1 под капотом зеркально первому.
Инженеры Шавров и Можаровский предложили «подкормовую» установку с прицелом- перископом для обстрела части нижней полусферы. Еще раньше поступило предложение опробовать 37-мм полуавтоматическую пушку «Гочкис». Но все это не дошло даже до опытных образцов.
Все самолеты имели крепления для радиостанций и антенны. Сами станции 13С и генераторы, их питавшие, не устанавливались из-за отсутствия таковых - их производство только разворачивали.
С лета 1930 г. в сборочном цехе вместе с немецкими моторами BMW VI появились М-17. Наш двигатель оказался на 31 кг тяжелее немецкого, и летные данные ухудшились, особенно скороподъемность и потолок. Здесь сказалось также использование шасси с более тяжелыми отечественными колесами и осями. В целом масса пустого самолета возросла более чем на 50 кг. Изменилась и центровка, став более передней.
Сдача самолетов заводом № 1 тормозилась нехваткой двигателей. В мае 1931 г. на предприятии скопилось 57 Р-5 без моторов. Самолет проходил облет, затем мотор с него снимали и переставляли на следующий. Двигатели были столь дефицитны, что их гнали из Рыбинска в Москву сразу после приемки, цепляя товарные вагоны к пассажирским поездам.
За 1931 г. изготовили 336 самолетов при плане 675. В феврале 1932 г. военные даже потребовали отдать в счет договора личный Р-5 начальника ГУАП.
ВВС срочно требовались разведчики на замену старым Р-1 и для формирования новых авиачастей. Простой и дешевый Р-5 (закупочная цена вместе с мотором - 36400 руб.) позволял выполнить эти задачи даже в условиях ограниченности выделенных средств.
В 1932 г. Р-5 строили в вариантах легкого бомбардировщика, разведчика и учебного самолета. Разведчик имел полный комплект бомбового вооружения Бомбр-2, аналогичный Р-1 (шесть балок Дер-7 и две Дер-6), радиостанцию и фотоустановку. На бомбардировщике фото- и радиооборудование отсутствовало, а подфюзеляжные Дер-6 могли заменяться двумя Дер-13. Учебные машины часто отправлялись без вооружения, радиостанцию и фотоаппарат ставили крайне редко, взлетный вес у них был меньше, чем у разведчиков, почти на 200 кг.
В 1932 г. на Р-5 появилось химическое вооружение. Выливные приборы ВАП-4 предназначались для «поражения живой силы противника и заражения местности с налаженным валовым производством». Самолет нес четыре ВАП-4 под нижним крылом, на ближних к фюзеляжу балках Дер-7. Альтернативно можно было подвесить два прибора ДАП-100 для постановки дымовых завес.
В апреле 1932 г. попробовали приспособить Р-5 к роли самолета «волнового управления». С его борта оператор должен был вести радиоуправляемый торпедный катер. Экспериментальную установку специального передатчика произвели в 4-й авиабригаде. Но сравнение с ТБ-1 и летающей лодкой С-62Б оказалось не в пользу поликарповского биплана - маловат, тесноват, обзор у оператора значительно хуже. Выбор сделали в пользу С-62Б.
В связи с несколькими случаями невыхода Р-5 из штопора на самолете попробовали установить модные тогда «поворотные стойки» - маленькие плоскости, вращавшиеся относительно передних труб стоек биплан- ной коробки. Но их эффективность оказалась недостаточной, а в ряде случаев они давали прямо противоположный желаемому результат. Эксперименты закончились катастрофой, в которой погиб испытатель B.C. Волковойнов. Конструкцию забраковали и более к ней не возвращались.