Первый полет — 7 января 1928 г. — выполнил М. М. Громов.
28 февраля 1928 г. завод № 25 за подписью директора Журавлева и заведующего ОСС ЦКБ Поликарпова направил в НТК ВВС для утверждения эскизный проект У2-М11 (второй экземпляр). В пояснительной записке приводилось описание машины, ее характеристики, включая уже полученные на заводских испытаниях.
О пилотажных свойствах У-2 в ней написано следующее:
«В период полетных заводских испытаний была проверена управляемость самолета и проделаны петли, одиночные и серийные на 1000 м и на 2000 м, перевороты одинарные, скольжение на крыло и штопор. При этом выяснилось, что все фигуры, за исключением штопора, самолет делает нормально, что же касается штопора, то ввод самолета в таковой труден, выход же из штопора очень легкий.
…Отзыв пилота тов. ГРОМОВА о полетных качествах второго экз. У2-М110пытным Отделом не может быть представлен вследствие того, что по договоренности Отдела с начальником НИИ т. ГОРШКОВЫМ летчик т. ГРОМОВ может дать свой отзыв о самолете только во время испытания его в НИИ».
В начале марта самолет был передан в НИИ ВВС. Авиаконструктор А. С. Яковлев так вспоминал об этой фазе летных испытаний:
«Из ангара только что выкатили новый самолет У-2… — его готовили к первому полету. Конструктор самолета Николай Николаевич Поликарпов стоит у своего первенца и разговаривает с Михаилом Михайловичем Громовым. Громов, в летном комбинезоне, неторопливо и уверенно готовится к полету: прилаживает шлем, протирает очки, внимательно слушает конструктора.
Поликарпов — крепкий, плотный, с открытым русским лицом, живыми глазами — явно нервничает. Он что-то поясняет летчику перед ответственным полетом. Под конец ему, видимо, хочется пошутить, может быть, вывести себя из напряженного состояния: он похлопывает по крылу самолета, как купец добротный товар, и, кивая на мотор М-11, смеется.
— Да ведь это моторчик-то какой? Разве там лошадиные, там ведь собачьи силы! — говорит он, подчеркивая этими словами малую мощность мотора.
Громов забирается в кабину, запускает мотор.
— Ну, ни пуха ни пера!
Через несколько минут У-2 в воздухе».
Кроме Громова, на У-2 летали другие летчики. Их оценки У-2 были только положительными.
«Самолет привел в восторг его испытателей и руководителей. Для всех оказалась приятной новостью его статическая продольная устойчивость (хотя этого термина тогда еще не знали). При большом угле атаки и потере скорости самолет опускал нос и вновь набирал скорость, при полном газе шел вверх, при небольших оборотах двигателя опускал нос и шел со снижением. Самолет не входил в штопор, а будучи введен намеренно (и притом с большим усилием), быстро выходил из него при нейтральном положении ручки управления, позволял даже бросать на короткое время ручку. Все это было настолько непривычно и противоречило устоявшейся практике полетов на других самолетах, строгих в пилотировании и часто опасных в смысле штопора, что новому самолету сразу же было обеспечено общее признание», — писал об У-2 авиаконструктор и историк авиации В. Б. Шавров.
Еще несколько строк из воспоминаний Громова: «Машина прощала очень грубые ошибки, и их можно было легко исправить… Наша авиация получила лучший в мире учебный самолет, на котором многие поколения нашей молодежи прошли начальное обучение летному искусству».
Однако если к самолету претензий не было, то работа двигателя, еще не изжившего «детские болезни», на первых порах вызывала нарекания.
Государственные испытания У-2 прошел довольно быстро, и уже 29 марта 1928 г. состоялось заседание 1-й секции НТК УВВС об их результатах.
В постановлении, в частности, говорилось:
«2. Признать, что на основании результатов испытаний самолет У2-М11 с летно-тактической стороны удовлетворяет техническим требованиям на него.
3…Построить опытную серию самолета У2-М11 в 6 экземплярах для передачи на эксплуатацию в школы. По получении от школ вышеуказанных данных окончательно решить вопрос о массовом серийном производстве самолетов У2-М11-М12 на замену АВРО».
Опытная серия У-2 строилась на заводе № 25. Производство моторов М-11 решили организовать на запорожском заводе № 29.