В марте 1984 г. по инициативе МГА была сформирована делегация во главе с Голо- бородько, которая отправилась на ОМП им. П.И. Баранова и попыталась привлечь местное руководство в ряды сторонников серийного выпуска ТВД-20. Однако предприятие было перегружено производством двигателей АЛ-21Ф-ЗА и РД-33 для Су-24 и МиГ-29, а также мотоблоков для сельского хозяйства, поэтому дирекция ОМП не захотела решать дополнительные проблемы.
4 апреля 1984 г. Олег Константинович скончался, так и не дождавшись понимания перспективности модернизации «Аннушки». Лишь через месяц после его кончины появился важный документ, который мог стать переломным в судьбе Ан-3. Решением МАП предписывалось различным должностным лицам, в т.ч. главному конструктору ОКБМ Пащенко и директору ОМП Малашенко, провести работы по увеличению ресурса ТВД-20 и запустить его в серию. Кроме того, до 1 июня требовалось представить план-график по изготовлению и поставке двигателя для проведения Госиспытаний Ан-3. Однако никаких реальных действий после этого не последовало.
Прошел год, и все об Ан-3 вроде бы забыли. Однако новый Генеральный конструктор антоновской фирмы П.В. Балабуев решил пробудить интерес к этой машине, предложив МАП выполнить на ней полеты на установление рекордов, которые посвятить XXVII съезду КПСС. В те времена такой ход действовал безотказно, и министр И.С. Силаев просто не мог не поддержать эту инициативу. Рекордные полеты прошли 12 и 13 декабря 1985 г. В первый день экипаж в составе летчика-испытателя В.Г. Лысенко и спорткомиссара ФАИ А.В. Стрельниковой на Ан-3 со взлетной массой 6200 кг и грузом 2583 кг в двух полетах установил три мировых рекорда. На следующий день командир экипажа С.А. Горбик с неизменной А.В. Стрельниковой перекрыли три мировых достижения, но уже на машине со взлетной массой 5800 кг и грузом 2375 кг. Однако и эта демонстрация возможностей Ан-3 не повлияла на позицию МАП и МГА, которые продолжали настаивать на том, что сельскому хозяйству необходим более современный самолет.
Госиспытания Ан-3 начались только в 1986 г. Первый этап прошел в апреле-августе под Москвой и Киевом. Экипажи ГосНИИ ГА определяли устойчивость и управляемость самолета, ЛТХ и ВПХ, а также работоспособность некоторых самолетных систем. Состоялось 95 полетов общей продолжительностью 63 ч 30 мин. Был выявлен ряд недостатков Ан-3, среди которых снова проявилась путевая неустойчивость, кроме того, были отмечены чрезмерно большие усилия на штурвале при посадке с передней центровкой, недостаточная эффективность руля направления при взлете с боковым ветром и его перекомпенсация. Для устранения этих недостатков еще больше увеличили площадь киля, руль направления оснастили триммером-декомпенсатором, доработали проводку системы управления, а также решили применить руль высоты с роговой компенсацией.
Второй этап Госиспытаний Ан-3 стал возможен после доработок и оснащения самолета двигателем с гарантийным ресурсом 150 ч. Испытания проводились с I кв. 1988 г. по II кв. 1989 г. на базах ГосНИИ ГА в Подмосковье и Краснодаре. В ходе них состоялись полеты на предельных по условиям прочности режимах, была проверена работа системы обогрева и вентиляции, отработаны новые методики посадок и т.д. В итоге испытатели пришли к выводу, что машина соответствует требованиям, предъявляемым к сельхозсамолету.
Пока шли Госиспытания Ан-3, между МАП СССР и Министерством металлургической и машиностроительной промышленности ПНР был заключен «Договор о создании совместного польско-советского конструкторского коллектива для разработки нового сельхозсамолета». Машину предстояло создавать в соответствии с уточненными техническими условиями, которые сформировали МГА совместно с Госагропромом.
В 1988 г. состоялось заседание научно- технического совета МАП с участием представителей МГА, на котором были приняты очередные решения по Ан-3 и новому сельхозсамолету. В этом документе, в частности, говорилось, что Ан-3 «позволяет повысить производительность АХР и обеспечить необходимые комфортные условия для работы экипажа. Однако установленный на нем двигатель ТВД-20 не соответствует современным нормам технического уровня, не доведен, имеет малый ресурс, высокий удельный расход топлива и требует больших затрат на доработку конструкции». В связи с этим НТС решил: «Считать создание нового сельхозсамолета одной из приоритетных задач… Работы по созданию двигателя ТВД-20 для Ан-3 целесообразно прекратить, форсировав при этом создание двигателя ТВД-1500». Предписывалось также «оказать содействие совместному польско-советскому коллективу в ускорении» разработки нового сельхозсамолета, который планировалось оснастить новым двигателем ТВД-1500С Рыбинского КБ моторостроения. Антоновскому ОКБ совместно с разработчиками двигателя рекомендовалось проработать возможность установки ТВД-1500 на Ан-3. В дальнейшем,, начиная с 1991 г., планировалось переоборудовать Ан-2 в Ан-3 на предприятиях всесоюзного объединения «Авиаремонт».