26 мая 1941 г. снова поднялся в воздух Ер-2 2АМ-37. Машину пилотировал летчик А. Д. Алексеев. При наборе высоты опять, в который уже раз, выявился перегрев масла. Правда, на горизонтальных «площадках» ВМГ стала работать почти без замечаний. В очередном полете 8 июня удалось получить на высоте 7000 м максимальную скорость 519 км/ч — наивысшую скорость горизонтального полета, когда-либо достигнутую на самолетах «ермолаевского» семейства. Спустя два дня произошло ЧП с самолетом ДБ-4: в полете разрушился подшипник нагнетателя из-за раскрутки винта ВИШ-24АБ. Ильюшинцам предстояли все новые и новые доработки. Ермолаевцам тоже забот хватало: 15 июня ЛИИ вернул машину на завод № 240 для доводки ВМГ, уменьшения аэродинамической компенсации элеронов и устранения течи бензина из баков. Впрочем, заключение специалистов ЛИИ (его подписали заместитель начальника ЛИИ полковник А. Б. Юмашев и ведущий инженер самолета А. М. Соловьев) по этому варианту самолета можно считать в целом благоприятным:
К началу войны Ер-2 2АМ-37 находился в сборочном цехе завода № 240. При первом ночном налете германской авиации на столицу СССР 22 июля 1941 г. шальная бомба угодила именно в этот цех. По оценке заместителя директора завода В. В. Осиповича, ущерб составил приблизительно 400 тыс. рублей, в разной степени пострадали два опытных самолета, в том числе и вариант с АМ-37. Ермолаев, убежденный в перспективности именно этой модификации машины, обратился с письмом к руководству НКАП и предложил переделать силами завода № 240 несколько серийных Ер-2 производства воронежского завода, заменив моторы М-105 на АМ-37. Предложение было принято, и по меньшей мере три поврежденных в авариях самолета доставили в Москву. Позднее один из них вернулся в строевую часть (вероятно, именно о нем упоминает в своей книге А. И. Молодчий). Другой перегнали в Казань в ходе эвакуации завода, позднее он тоже попал в полк. Третья машина осталась в Москве, и ее дальнейшая судьба остается неясной (в отчете завода за 1942 г. сообщается о переделке еще одного самолета под АМ-37, вероятно, это и есть тот самый третий).
20 сентября 1941 г. после ремонта и переоборудования опытную машину с АМ-37 в соответствии с распоряжением заместителя начальника ГУ ВВС КА передали на государственные испытания в НИИ ВВС. Ведущим инженером по самолету был назначен военинженер 2 ранга Н. М. Кокорин, ведущим летчиком-испытателем — майор Лисицин, ведущим штурманом — старший лейтенант Литвинчук. В качестве важнейших отличий самолета от варианта с моторами М-105 специалисты НИИ отметили:
— винты ВИШ-22Т увеличенного диаметра (3,4 м);
— крупнокалиберные пулеметы БТ во всех огневых точках;
— колеса основных стоек с типоразмером 1200х450 мм;
— гидравлическую систему аварийного выпуска шасси (вместо механической);
— усиленное бронирование рабочих мест стрелка и стрелка-радиста;
— синхронный автоматический прицел ПС-1, установленный вместо обычного прицела ОПБ-2М.