25 августа 1937 года летчик-испытатель М.М.Громов совершил первый полет на самолете Сухого СЗ-1 с мотором М-62 (1000 л.с).
К этому времени в КБ Н.Н.Поликарпова, из-за большой загрузки другими работами, наметилось значительное отставание по машине «Иванов», а коллектив И.Г.Немана получил пятимесячную отсрочку, связанную с постройкой самолета ХАИ-5 (Р-10).
Первые полеты выявили хорошую устойчивость и управляемость самолета СЗ-1. Машина оказалась простой и удобной в пилотировании.
18 сентября при выполнении задания по определению горизонтальных скоростей по высотам отказала система уборки и выпуска шасси. Летчик-испытатель М.Ю.Алексеев произвел посадку на правую выпущенную опору, в результате самолет потерпел аварию. Были повреждены: воздушный винт, мотор и задний лонжерон центроплана.
Полеты возобновились 22 ноября 1937 года. С декабря 1937 года по январь 1938 года на самолете проводилась доработка оборудования и установка на лыжное шасси.
В конце января заводские летные испытания были прекращены из-за поломки мотора М-62. Новый мотор установили только в ноябре 1938 года.
25 ноября при выполнении испытательного полета опять вышел из строя мотор, летчик-испытатель завода №156 В.Т.Сахранов сумел посадить самолет без повреждений. После замены мотора началась подготовка самолета СЗ-1 к государственным испытаниям,но последовал запрет на полеты с М-62.
В декабре 1937 года завершилась постройка самолета СЗ-2 с мотором М-62. В начале января 1938 года машину по железной дороге перевезли в Евпаторию для проведения совместных государственных испытаний.
29 января 1938 года летчик-испытатель НИИ ВВС РККА военинженер 2 ранга К.А.Калилец поднял самолет СЗ-2 в воздух. Затем, для подготовки машины к госиспытаниям, в течение трех недель, проводились полеты для подбора винта и доводки винтомоторной группы (ВМГ).
За время государственных испытаний с 21 февраля по 26 марта 1 938 года были сняты летные характеристики, выявлены тактические свойства самолета, испытано вооружение и оборудование.
В заключении отчета о государственных испытаниях самолета СЗ-2 отмечалось, что:
«1. Самолет «Иванов» конструкции инженера П.О. Сухого, производства завода №156, удовлетворяет основным 111 1937 года за исключением максимальной скорости на расчетной высоте (403 км/ч вместо 420-430 км/ч) и потолка (7700 м вместо 9000 м).
2. В отношении максимальных скоростей, огневой мощи, обзора и обороноспособности самолет «Иванов» имеет преимущества перед принятыми на снабжение ВВС РККА самолетами Р-10 и БШ-1.
3. Путем доводки ВМГ с тем же мотором максимальная скорость должна быть доведена до величины, заданной III.
4. Модификацией самолета, путем установки более мощного мотора без существенных переделок конструкции, максимальная скорость может быть доведена с М-87 до 450 км/ч, с М-88 до 475-500 км/ч на расчетной высоте.
5. На основании изложенного самолет может быть рекомендован к серийной постройке взамен самолета Валти, учитывая сходство технологического процесса изготовления деталей…»
После завершения государственных испытаний самолет СЗ-2 отправили на завод №156 для замены мотора М-62, исчерпавшего свой ресурс.
Новый мотор установили только в конце июля. 3 августа 1938 года самолет СЗ-2 потерпел катастрофу из-за отказа мотора М-62.
В начале июля 1938 года сотрудники конструкторского бюро П.О. Сухого: Д.А.Ромейко-Гурко, С.Н.Строгачев и И.З.Заславский отправили на имя И.В.Сталина письмо следующего содержания: «…Мы, работники конструкторского бюро зав. № 156, работающего под руководством инженера П. О.Сухого, решили обратиться к Вам по вопросу о совершенно нетерпимом положении с машиной «Иванов» конструкции Сухого.
Получив задание Правительства на эту машину в январе 1937 года, коллектив бюро, в тот момент, распыленный стараниями Туполева и
Петлякова, возродился вокруг этого задания. Делу сплочения конструкторов, а в дальнейшем и коллектива завода, в большой степени способствовало присвоение этой машине названия «Сталинское задание» -«СЗ», поскольку все приняли это задание, как лично Ваше.
Несмотря на целый ряд трудностей и препятствий организационного и технического порядка, машина была спроектирована и построена к августу 1937 года. Коллектив бюро, работая с большим подъемом, постарался вложить в нее все современные достижения металлического самолетостроения, с целью получить простую, дешевую машину массового производства, отвечающую техническим требованиям. По независящим от коллектива обстоятельствам (аварийная посадка с поломкой мотора и отсутствие нового для замены) выпуск машины на государственные испытания задержался до января 1938 года. К этому времени был построен второй экземпляр машины - «СЗ-2», который и был сдан на государственные испытания. В целях форсирования испытаний на колесном шасси, по прямому указанию наркома тов. М.М.Кагановича, с большой затратой сил и средств, была организована совместная экспедиция НИИ ВВС и завода № 156 в Евпаторию. Вследствие исчерпания моторных ресурсов было проведено неполное испытание самолета, которое, однако, позволило НИИ ВВС дать положительный отзыв в своем отчете о машине с тактико-технической, летной и производственной точек зрения и рекомендовать ее к серийной постройке взамен «Вулти».
