Военные хотели получить опытный образец к 1 апреля 1931 г., но Туполев, похоже, не очень-то рвался делать из АНТ-9 бомбардировщик. ЦАГИ неоднократно отказывался от продолжения работы по боевой машине, ссылаясь на большую загрузку другими заказами. НИИ ВВС предложил провести переделку одного из серийных самолетов силами завода №22, привлекая сотрудников АГОС лишь для консультаций. Но и завод в письме от 26 января 1931 г. отказался от этой работы. Перепасовка шла до марта, когда новое совещание, проведенное по инициативе УВВС, четко определило сроки и исполнителей: ЦАГИ к 10 апреля закончить чертежи, заводу № 22 к 15 апреля подготовить для переделки фюзеляж с центропланом и к 1 июля предъявить самолет на испытания. Но и на этот раз в срок ничего не было готово. Свою лепту в это внесли и работники УВВС, несколько раз дававшие изменения к заданию, а затем не поставившие вовремя комплект вооружения и военного оборудования, заказанный ЦАГИ (турели, пулеметы, прицелы и т.п.). Машину выпустили лишь в январе 1932 г., но только для того, чтобы вновь отправить на переделку в связи с очередным изменением задания.
Документов об испытаниях бомбардировочного варианта АНТ-9 обнаружить не удалось. Известно лишь заключение Алксниса (ставшего уже начальником УВВС) от 14 сентября 1932 г.: «... АНТ-9... как бомбардировщики использованы быть не могут, а при мобилизации могут быть использованы лишь как транспортные или санитарные». Подобный вывод был сделан и по отношению к другому «бомбардировщику 3-го класса» - К-5Б.
АНТ-9 (борт СССР-Л113) с моторами М-26 на лыжном шасси
Линейный ПС-9
ПС-9
Производство пассажирских самолетов успешно продолжалось. Однако военных и гражданских заказчиков не совсем устраивало применение импортных моторов. Еще при испытании головной серийной машины в НИИ ВВС высказали предложение по установке на АНТ-9 новых отечественных двигателей М-26. В 1930 г. ЦАГИ провел предварительные расчеты, показавшие возможное улучшение летных данных самолета. В мае 1931 г. один из серийных АНТ-9 переоборудовали под три М-26. Но сам двигатель оказался сырым, довести его так и не удалось. Мотор стабильно недодавал мощности, и реальные данные самолета оказались ниже расчетных. Тем не менее, с М-26 построили небольшую серию машин. В том же году по заданию Реввоенсовета проектировалась и модификация с двигателями М-22 (480 л.с.), обещавшая улучшение характеристик АНТ-9 на 5-10%. Но даже опытного образца построено не было, по-видимому, из-за того, что выпускаемых М-22 хватало лишь для истребителей.
К концу 1931 г. завод №22 выпустил 33 АНТ-9. Это было меньше плановых цифр (только ГВФ хотел иметь к декабрю 33 машины этого типа), но уже достаточно заметно в самолетном парке страны. Большая часть их поступила в гражданскую авиацию, сперва - в Московское отделение. Во время ноябрьского парада 1931 г. четыре АНТ-9 гордо проплыли над Красной площадью вслед за пятимоторным АНТ-14. В начале 1932 г. АНТ-9 получило Западно-Сибирское управление, а в июне - Украинское. Осваивалась новая техника «со скрипом» - самолеты не столько летали, сколько ремонтировались, причем основным «камнем преткновения» являлась мотоустановка.
Незадолго до этого в НИИ ВВС родилась идея оснастить бомбардировочный вариант самолета двумя моторами М-17, а в освободившейся носовой части разместить рабочее место штурмана и еще одну пулеметную установку. Большая степень унификации АНТ-9 и Р-6 была многообещающей и для ГВФ, где двухмоторный вариант приняли за основу новой модификации, названной ПС-9. Проектирование велось в самолетном НИИ ГВФ под руководством С.И.Комарова. От Р-6 взяли целиком всю мотоустановку, и первый самолет с М-26 переделали уже летом 1932 г. Более мощные и тяжелые двигатели привели к некоторому ухудшению пилотажных свойств, что пришлось исправлять изменением площади роговых компенсаторов рулей и элеронов. Увеличился и вес пустого самолета, так что для сохранения требуемой дальности с прежней нагрузкой пришлось поднять взлетную массу до 6200 кг.
18 октября первый ПС-9 совершил перелет Москва-Киев, приуроченный к пленуму Комитета содействия развитию гражданской авиации. Самолет доставил в Киев почту, свежие газеты и делегацию руководства объединения «Трансавиация», в которое тогда входили регулярные авиалинии. Несмотря на непогоду, «самолет показал себя чрезвычайно маневренным, устойчивым, моторы работали отлично». В Киеве на ПС-9 катали ударников строительства аэропорта. 20 октября самолет вернулся в Москву.
Коллегия Главного управления ГВФ приняла решение переделать под М-17 все имевшиеся гражданские АНТ-9. Поэтому поступившие в «Аэрофлот» самолеты этого типа сосредоточили на Центральной авиаремонтной базе в Москве, где и осуществлялась переделка. В массовых масштабах ее начали выполнять с 1933 г. Устанавливали моторы М-17Б, а с конца года - М-17Ф. На место снятого центрального двигателя монтировали металлический обтекатель.
К этому времени было выпушено немало АНТ-9. В 1932 г. завод № 22 изготовил 27 самолетов. Производство АНТ-9 начали на Таганрогском заводе № 31, но быстро свернули, собрав всего 5 машин из готовых узлов и агрегатов, а предприятие загрузили заказами на летающие лодки. В 1934 г. выпуск пассажирских машин прекратили и в Филях. Весь задел передали на завод № 84 в Химках, где собрали еще около десятка ПС-9 с М-17Ф. Всего же было построено где-то 75 АНТ-9 всех модификаций.