Постройка прототипа началась в 25 апреля 1934 г. Машина представляла собой двухмоторный цельнометаллический свободнонесущий моноплан с убираемым шасси. Фюзеляж имел овальное сечение, но был сравнительно узким. Фюзеляж состоял из трех основных секций – передней, средней и хвостовой. Стыки плоскостей крыла и фюзеляжа закрывались зализами.

Конструкция крыла типична для самолетов Туполева. Лонжероны – металлические трубы из материла 30-ХГСА. Нервюры крепились заклепками к U-образным полкам. Толщина обшивки центроплана крыла составляла 0,6 – 1 мм, ближе к оконечностям крыла – 0,5 – 0,6 мм. Поверхности управления имели матерчатую обшивку. Основные опоры шасси с одинарными масляными амортизаторами убирались и выпускались гидравлически. Основные опоры шасси убирались поворотом назад, по полету, в ниши, устроенные в мотогондолах. После уборки шасси, колеса частично выступали наружу.

Прототип был проклепан заклепками с выступающими головками. Обшивка крепилась клепкой впотай. Такой метод не подходил для массового производства.

На первом прототипе самолета АНТ-40 стояли 9-цилиндровые звездообразные двигатели воздушного охлаждения Райт «Циклон» SGR-1820 F-3 мощностью по 710 л.с. с трехлопастными винтами фирмы Гамильтон. Моторы были поставлены непосредственно фирмой Райт Аэронаутикэл Корпорейшин, Паттерсон, шт. Нью-Джерси, вскоре после того, как в 1933 г. СССР и США установили дипломатические отношения между собой. Установление дипотношений давало Советскому Союзу импортировать из США новейшую технику и оборудование.

АНТ-40-1 – первый прототип

СБ-2-М-100

СБ-2-М-100-А ранний

Avia В-71А

Avia В-71 В

СБ-2-М-100-А поздний

СБ-2-М-103 ранний

СБ-2-М-103 поздний

На момент принятия на вооружение в 1936 г. бомбардировщик С Б конструкции инженера Андрея Николаевича Туполева являлся самым скоростным в мире. Значительное количество бомбардировщиков СБ получили ВВС республиканской Испании. Испанцы окрестили самолеты «Катюшками» в честь героини русской национальности из популярной тогда на Пиренеях оперетты. На снимке – СБ-2 с моторами М-100А из 24-й группы ВВС республиканцев в полете над пляжем Эль-Кармоли, что на юго-востоке Испании, 1938 г.

Выкатка прототипа АНТ-40 состоялась в начале октября 1934 г. Масса машины состояла 3643 кг, емкость внутренних топливных баков составляла 940 л. Первый полет на аэродроме Кратово 7 октября 1934 г. выполнил летчик-испытатель П.С. Журов. Самолет выполнил восемь полетов, прежде чем 31 октября 1934 г. разбился в девятом полете. Машину отправили для ремонта на опытный завод ЦАГИ. Ремонт завершили в феврале 1935 г.

Параллельно с ремонтом, самолет доработали. Фюзеляж был удлинен с 10,4 м до 12,3 м. Площадь крыла уменьшена с 47,6 м² до 46,3 м², но размах крыла был увеличен до 19 м. В носовой части фюзеляжа было закрыто отверстие для стреляных гильз пулемета. I !о бортам носовой части фюзеляжа поставили трубки Вентури. Под местом стрелка в нижней части фюзеляжа появился иллюминатор овальной формы. Выла увеличена хорда стабилизатора. На неубираемое хвостовое колесо установлен обтекатель. Был увеличен сектор обстрела люкового пулемета ШКАС путем устройства выреза в нижней части фюзеляжа. Конструкторам удалось снизить массу самолета с 3643 кг до 3132кг. Никаких опознавательных знаков прототип не имел, но после ремонта на бортах фюзеляжа сделали небольшие надписи ЦАГИ.

Заводские испытания проводились на аэродроме Кратово с 5 февраля по 21 июня 1935 г.г. На высоте 4000 м АНТ-40 показал скорость 325 км/ч, практический потолок составил 6800 м. Несмотря на высокие результаты. показанные на испытаниях, ВВС отдали предпочтение варианту с двигателями Испано-Сюиза 12 Ybrs, прервав развитие прототипа с моторами Райт-Циклон. Самолет вновь вернули на завод ЦАГИ для проведения дальнейших доработок. На первом прототипе с 21 февраля по 1 марта 1936 г. испытывались убираемые лыжные шасси и двухлопастные воздушные винты Гамильтон. Импорт моторов Райт «Циклон» для прототипа СБ не был напрасным. Двигатель строился в больших количеством Государственным авиационным заводом № 19 в Перми иод обозначением М-25. Этими моторами оснащались истребители Поликарпова И-152 и И-16.

Второй прототип самолета АНТ-40 (АНТ-40-2) в сборочном цехе экспериментального завода ЦАГИ, Кратово, июль 1934 г. На самолете установлены 12-цилиндровые двигатели жидкостного охлаждения Испано-Сюиза 12 Ybrs мощностью по 780 л.с. Под монтаж новых двигателей увеличен размер мотогондол.

АНТ-40-1 (первый прототип)

АНТ-42-2 (второй прототип)

Параллельно с первым прототипом, оснащенном двумя моторами Райт «Циклон», собирался второй бомбардировщик с альтернативной силовой установкой из двух импортированных из Франции моторов Испано-Сюиза 12 Ybrs.

Мощность 12-цилиндрового двигателя жидкостного охлаждения Испано-Сюиза 12 Ybrs составляла 780 л.с., на 70 л.с. больше, чем у американского мотора. Мотор сей разработал в 1934 г. швейцарский специалист Марк Биркит, работавший во Франции. Русские посчитали, что двигатель жидкостного охлаждения. имеющий меньшее лобовое сопротивление, больше подходит для установки на скоростной бомбардировщик, чем лобастый «Циклон».