Летом 1930 г. головная серия поступила на войсковые испытания - четыре Р-5 прибыли в Харьковскую авиабригаду, несколько машин в 20-ю авиабригаду в Белоруссии. Новые разведчики испытали в полевых условиях на летних маневрах округов. Учебные бои с одним из основных истребителей И-3 показали, что последний, по сравнению с Р-5, особых преимуществ не имеет. Проводились и другие испытания, в частности, опыты с «кошкой» - так назывался специальный опускаемый крючок, которым захватывали донесение с земли.
В том же 1930 г. в числе первых тридцати машин построили пять самолетов, предназначенных для дальних перелетов. Эти Р-5 не имели специального военного оборудования, взамен устанавливались дополнительные топливные баки, с которыми общий объем топлива составлял 1270 литров. Такие Р-5 предполагалось использовать также в качестве воздушных танкеров для дозаправки в воздухе бомбовозов ТБ-1. При переливании из заправщика 1000 литров бензина время нахождения ТБ-1 в воздухе увеличивалось на 4 часа.
В том же 1930 г. в числе первых тридцати машин построили пять самолетов, предназначенных для дальних перелетов. Эти Р-5 не имели специального военного оборудования, взамен устанавливались дополнительные топливные баки, с которыми общий объем топлива составлял 1270 литров. Такие Р-5 предполагалось использовать также в качестве воздушных танкеров для дозаправки в воздухе бомбовозов ТБ-1. При переливании из заправщика 1000 литров бензина время нахождения ТБ-1 в воздухе увеличивалось на 4 часа.
В начале своей карьеры разведчикам довелось участвовать в знаменитом Большом восточном перелете. 4 сентября 1930 г. звено Р-5 в составе трех самолетов (USSR-351, -352, -353) вылетело по маршруту Москва-Севастополь-Анкара-Тбилиси-Тегеран-Термез-Кабул-Ташкент-Оренбург-Москва. Возглавил тройку Феликс Инганиус со штурманом Иваном Спириным. Два других самолета пилотировали летчики Федор Широкий и Яков Шестель. Вторыми членами этих экипажей являлись инженер Александр Мезинов и журналист Михаил Кольцов, известный тогда пропагандист авиаспорта. Целью перелета стала не только проверка всех возможностей Р-5, но и демонстрация достижений советской авиапромышленности возможным покупателям самолетов в Турции, Персии (Иране) и Афганистане.
Большой восточный перелет в сентябре 1930 г. На фото три самолета Р-5 с опознавательными знаками USSR-351, -352, -353-
Маршрут перелета проходил над малоизученными и малонаселенными районами. По мнению штурмана Спирина, мешало отсутствие полетных карт: «Целый ряд районов Турции, Персии, Афганистана и Малой Азии, можно прямо сказать, абсолютно не имеют ничего общего с их изображением на картах. Наиболее плохо дело обстояло с картами Турции». Особенностью пребывания в Афганистане стала бушевавшая эпидемия холеры и непрекращающаяся междоусобная война. «Нет покоя - стреляют в Кабуле. Ночью и днем… Горят на солнце яркие чалмы, смелые глаза, пестрые лохмотья драных плащей. Пуше глаз сверкают нарезы винтовок. Кто в Афганистане без ружья? Только дети да их матери. Всякий человек носит на ремне винтовку» - это впечатления Михаила Кольцова.
Большой восточный перелет протяженностью 10 500 км завершился благополучно. 18 сентября 1930 г. все три самолета благополучно приземлились в Москве. Участники перелета стали одними из первых кавалеров только что учрежденного ордена Красной Звезды.
После завершения восточного перелета авиазавод № 1 в апреле 1931 г. получил заказ на подготовку трех Р-5 для участия в конкурсе с однотипными машинами европейских стран. В мае 1931 г. звено новеньких разведчиков отправилось в Тегеран, где в соревновании с французскими, голландскими и английскими образцами Р-5 признали лучшим самолетом в своем классе.
В 1931 г. московский авиазавод № 1 заканчивал производство истребителей И-3 и начинал освоение истребителей И-5 и И-7. Однако основной продукцией завода на ближайшие несколько лет стал Р-5. За текущий год в конструкцию разведчика внесли более 3000 конструктивных изменений с целью удешевления технологии производства. Это позволило ощутимо снизить стоимость изготовления Р-5, которая в конце 1931 г. составляла 34 567 рублей. Для сравнения, стоимость других самолетов выражалась в следующих суммах: И-3 - 22 212 рублей, И-5 - 30 934 рублей, И-7 - 102 086 рублей.
22 мая 1931 г. в комиссию обороны СССР поступил проект предложений по перевооружению авиации, разработанный под руководством Якова Алксниса по требованию начальника ВВС Павла Баранова. Самолет Р-5 в новом плане занимал главенствующее место. Предполагалось создать 12 легкобомбардировочных эскадрилий (эскадрилья общей численностью 30 самолетов тогда состояла из трех отрядов), 9 разведывательных эскадрилий и 4 корпусных отряда, вооруженных самолетами Р-5. В значительной степени этот план удалось реализовать - общее количество построенных в 1931 г. поликарповских разведчиков составило 336 экземпляров.