Только в конце марта два экземпляра ДБ-4 и один ДБ-240 2АМ-37 (иногда в заводской переписке его называли Ер-2 2АМ-37 или Ер-4) были подготовлены к проведению испытательных полетов. Но тут развернулась эпопея с переделками моторов Микулина на механическое управление лопатками Поликовского, что вновь отодвинуло сроки их готовности. Наконец, 14 мая 1941 г. ДБ-4 дважды поднялся в воздух и даже набрал высоту 4000 м. Однако радости конструктору это не принесло: выявилась настоятельная необходимость еще одной переделки хвостового оперения. На этот раз решено было отказаться от двухкилевой схемы и установить на самолет только один киль, как на ДБ-3. Доработка машины потребовала значительного времени.

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:

«Самолет Ер-2 2АМ-37 может быть рекомендован для серийного производства при условии выполнения следующих требований:

1. Установки на всех стрелковых точках пулеметов БТ с запасом у штурмана и на ЛУ — 300 патронов, у стрелка — 600 патронов.

2. Установки бронестекла в козырьке фонаря.

3. Снятия бака № 3 и переноса на его место баллонов инертного газа и кислородных с целью сдвига вперед центровки на 2,5 %.

4. Увеличения эффективности основной и дополнительной охлаждающих систем по рекомендациям ЛИИ.

5. Увеличения продольной устойчивости и уменьшения нагрузок на элероны».

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).