В сентябре 1935 г. Г-52 проходил государственные испытания в НИИ ВВС. Там сделали 62 выстрела. Деформаций планера не обнаружили. Общий вывод испытателей гласил: «Проведенные стрельбы на земле и в воздухе показали принципиальную возможность стрельбы из откатных 76 мм пушек (обр. 1927 г. и 1931 г.), установленных на самолете ТБ-3, что является первым опытом как у нас в СССР, так и по имеющимся материалам — за границей». В числе недостатков указали на низкую скорострельность (4–5 выстрелов в минуту, при удвоении расчетов — 8-10), невозможность регулировки установки орудий, малый боезапас (Гроховский в ответ предлагал сделать «погреба» в бомбоотсеке), несинхронность стрельбы, разные баллистические характеристики пушек (снаряды летели по разным траекториям и при увеличении дальности стрельбы разброс попаданий значительно увеличивался), отсутствие гильзоулавливателя у зенитной пушки. В принципе все эти проблемы были решаемы: ввести автоматизацию подачи боеприпасов и заряжания, электрифицированный спуск, предусмотреть регулировку лафетов, ставить орудия какой-то одной системы. Частично эти вопросы уже решались для артиллерии боевых кораблей.
Теоретики из Военно-воздушной академии уже разрабатывали сценарии возможных боевых операций с применением «летающих батарей». Начальник инженерно-командного факультета писал: «Установка пушки 76 мм калибра с нормальной начальной скоростью открывает новую эру в области вооружения самолетов». Г-52 собирались применять для поддержки воздушных десантов и использовать в качестве подвижных зенитных батарей…
В дальнейшем предлагалось сделать пушечные установки подвижными, снабдить артиллеристов дальномерами и полуавтоматическими прицелами, сконструировать прибор для автоматической установки дистанционных трубок. А замахиваясь еще дальше, фантазировали об эскадрах «летающих батарей» с единой системой управления огнем, где флагман мог бы сосредотачивать всю мощь артиллерии соединения на выбранных им целях, непосредственно управляя их орудиями по радио.
Гроховский, хоть и считался большим фантазером, намечал на будущее более реальные цели. Следующим этапом должен был стать ТБ-ЗР (с моторами М-34Р) с тремя мощными пушками обр. 1931 г. Рассматривался и вариант с двумя неподвижными пушками в крыле (обр. 1927 г. или зенитными обр. 1931 г.) и одной 45-мм полуавтоматической противотанковой 19К (знаменитой «сорокапятки») на передней или задней турели. В материалах Экспериментального института сохранился и рисунок машины с двумя неподвижными 76-мм пушками обр. 1931 г. в крыле и двумя 45-мм пушками на открытых турелях спереди и сзади. Поскольку зенитка давала гораздо более сильную отдачу, то ее переместили из консоли в пространство между двигателями. Это обеспечило и большее удобство для артиллеристов, поскольку высота крыла там была больше.
В целом командование ВВС РККА к экспериментам с «самолетами-батареями» относилось одобрительно. В акте утверждения отчета о госиспытаниях «объекта Г -52» (датированным октябрем 1935 г.) было написано: «…заказать в 1935 г. серию самолетов ТБ-3 М-34Р в 12 шт. с установкой на них 2-х пушек обр. 1927 г. и одной зенитной обр. 1931 г. со сроком изготовления 1 — го декабря с.г.». То есть выпустить малой серией тот же Г-52, но на базе ТБ-3 усовершенствованной модификации, запущенной к тому времени в производство.
Но концепция ТБ-3 с классическими пушками имела и немало противников. Еще в июне 1932 г., когда Гроховский только высказал эту идею, тогдашний начальник НИИ ВВС Бузанов в письме к начальнику ВВС РККА Я. И. Алкснису доказывал, что Р-5 с подвеской восьми-десяти реактивных снарядов может сделать то же самое, что и Г-52, но при этом обойдется вшестеро дешевле, а обладая лучшей маневренностью и меньшими размерами, сам окажется менее уязвимым. Работу Гроховского закрыли. Ни одного серийного Г-52 не построили. А вот работы по ракетному вооружению тяжелых самолетов продолжили.