Испытания двух танков Т-38М серийных прошли на полигоне в Кубинке с 9 мая по 10 июня 1939 года, при этом один из них прошел 1745 км, а второй 2153 км (по шоссе, проселку и бездорожью). Кроме того, танки испытывались на плаву в реке Москва.
Результаты испытаний были следующие:
«Достигнута скорость движения по воде 6,62 км/ч по течению и 5,02 км/ч против течения. Максимальная скорость плава лимитировалась эффективностью работы винта и оборотами двигателя. Повороты на плаву осуществлялись на максимальной скорости без заливания водой носа и кормы, радиус поворота составлял не более 6–7 м.
Ватерлиния: по носу передний лист выступал из воды на 30–35 мм, на корме — по верхней кромке кормового листа. В движении вода находилась по передней кромке переднего листа и заливала задний наклонный лист до передней части коробки жалюзи.
При догрузке танка еще 3 человеками возможно движение на максимальных скоростях с маневрами. При этом волноотражатель поднимался набегающей волной и препятствовал заливанию переднего листа. По корме вода полностью заливала задний наклонный лист брони. При дополнительной нагрузке в 400 кг вода на полной скорости перекатывается через волноотражатель и приводит к затоплению танка.
Максимально допустимый груз для Т-38М составляет 300–320 кг, или 4 человека. При этом танк полностью сохраняет свои маневренные качества при условии некоторого снижения скорости движения — не более 4 км/ч.
Управляемость танка как с места водителя, так и с места командира очень хорошая. На твердой почве возможно управление танком исключительно при помощи бортовых фрикционов без применения тормозов.
Во время пробега на 1541 км у второго танка выпал палец крепления заднего правого катка № 4, и танк нормально продолжал движение, пройдя 18 км без катка, который был утерян. Это очень хорошо в боевых условиях. Кроме того, на скорости 22–25 км/ч с резкими поворотами, при сбросе гусеничной ленты срезало правый задний поддерживающий каток, и движение было продолжено без него.
При выходе из строя водителя командир сможет вывести танк из боя на небольшой скорости, так как имеет малый обзор перед собой.
При движении на 4 скорости на максимальных оборотах двигателя вода часто закипала, и приходилось переходить на 3 передачу, сбрасывая скорость до 23–25 км/ч».
Однако к моменту окончания испытаний серийных танков Т-38М его доводка потеряла актуальность: на заводе № 37 шли работы по более перспективному плавающему танку Т-40, на который ориентировались военные. Тем не менее, начальник Автобронетанкового управления РККА Д. Павлов в июле 1939 года отдал распоряжение следующего содержания:
«К 1 августа 1939 года должна быть изготовлена опытная партия машин Т-38М в количестве 7 штук. Т-38М сохраняют тактико-технические характеристики Т-38, но имеют более надежную ходовую часть и трансмиссию.
Подготавливаются как мобилизационное решение на случай войны впредь до освоения и перехода на серийное производство танков Т-40» (27).
Семь изготовленных в августе 1939 года Т-38М, вместе с тремя ранее выпущенными машинами, в конце года были переданы АБТУ РККА, где использовались в качестве учебных танков.
Одновременно с работами по машине Т-38М на заводе № 37 велись работы по усилению вооружения и бронирования танков Т-38. Так, в сентябре 1938 года приступили к проектированию установки на Т-38 новой башни со спаренной установкой пулеметов ДТ и 12,7-мм ДК. Эти работы, которые велись под руководством инженера Шитикова, были закончены к весне 1939 года. Предполагалось установить на Т-38 новую коническую башню, во многом похожую на ту, что устанавливалась на Т-37Б (танк Шитикова). Однако к этому времени в производстве уже находились опытные образцы танков Т-40, и работы по перевооружению Т-38 прекратили.
В 1939 году завод № 37 получил разрешение на выпуск некоторого количества обычных танков Т-38 (не модернизированных). Используя имеющийся задел бронекорпусов, изготовленных еще в 1937 году, было собрано 112 линейных Т-38.