Ідея використовувати Р-10 як штурмовика виникла в Комісії Комітету оборони СНК СРСР, очолюваною К. Е. Ворошиловим, що працювала над реалізацією широкомасштабної програми переозброєння ВВС СРСР. На вимогу військових, в жовтні 1936 року ОКО-135 доручили виготовити третій серійний літак Р-10, як штурмовик з могутнішим озброєнням і двигуном М-62 до 1 червня 1937 року. Але виробництво мотора М-62 в Пермі, як і двигуна М-85 в Запоріжжі, йшло непросто. Плани постачань двигунів з Уралу постійно зривалися.Складнощі запуску в серійне виробництво Р-10 не дозволяли Неману розробити проект штурмовика до призначеного терміну. Тому третій серійний Р-10, задуманий як штурмовик, випустили в стандартному варіанті розвідника і ближнього бомбардувальника. На початку липня 1937 року група військових льотчиків на чолі із заступником начальника ВВС РККА Я.В.Смушкевичем провела порівняльні випробування ВВС багатоцільових літаків Р-9, що знаходилися в НДІ, ДІ-6, Валті V-11 і Р-10.Докладаючи про результати в ЦК ВКП (б) і Наркоматі оборони, Я.В.Смушкевич підкреслював, що остаточно на Р-10 зупинитися не можна. Для цього у нього мала швидкість. Тому пропонуємо разом з форсуванням виробництва Р-10 поставити завдання перед конструкторами і промисловістю працювати над створенням нового, сучасного штурмовика. Порівняльні випробування, проведені групою Я.В.Смушкевича, співпали за часом з реалізацією проектів конкурсу Іванов, де передбачалося використання багатоцільового літака Іванов як штурмовик.Проте військові все ж таки хотіли мати на озброєнні чистий штурмовик. Цим можна пояснити появу в серпні 1937 року рішення про створення спеціалізованого літака-штурмовика, розробку якого доручили конструкторським бюро П.Д.Грушина і С.А.Кочеригіна. Ухвалою уряду І.Г.Неману знов нагадали про завдання модифікувати літак ХАЇ-5 в штурмовик з мотором М-62. Двигуни повітряного охолоджування М-62 і М-63 були подальшим розвитком використовуваною на розвіднику Р-10 однорядною дев'ятициліндровою зірки М-25.У березні 1937-го на Пермському моторному заводі запустили перший конвейєр по збірці моторів М-62. На відміну від М-25В, М-62 мав двохшвидкісний нагнітач, який забезпечував не тільки велику потужність на злітному режимі, але і кращі висотні характеристики. У травні 1939-го пішов в серійне виробництво мотор М-63. На нім упровадили новий карбюратор і ще раз форсували двигун, тепер уже і по наддуву, і по оборотах. Обидва мотори з двохшвидкісними ПНЦ мали висотність відповідно 4200 і 4500 м.Ідею використовувати могутніший двигун для модернізації розвідника ХАЇ-5 І.Г.Неман виношував давно. З ним він пов'язував подальше майбутнє свого літака. Але вибір конструктора обмежувався тільки двома вітчизняними серійними моторами повітряного охолоджування - М-85 і М-62.Ледве на заводі № 29 в Запоріжжі почали освоювати випуск мотора М-85, як в ОКО-135 почалися опрацьовування ХАЇ-5 під нову силову установку. Проте М-85 при меншому, ніж у М-62, міделі не володів ще достатньою потужністю і не міг дати помітних переваг. До того ж конструкторів лякало значне збільшення маси двигуна: якщо мотор М-25 важив близько 400 кг, а М-62 вже 510 кг, то вага мотора М-85 складала 700 - 750 кг Та і перші серійні М-85 були украй капризними в експлуатації і їх надійність залишала бажати кращого.Проте, працювати над літаком з дворядною зіркою М-85 слід було пам'ятаючи про перспективу. До честі конструкторів Запорізького заводу їм вдалося довести свій двигун до досконалості в модифікації М-88. І якби у Немана в 1938 році був готовий варіант літака під двигун М-85, це дозволило б з появою могутнішого М-88 встановити його на вже існуючий літак, без особливого поспіху. До речі, подібний шлях вибрали конструктори КБ П.О.Сухого, удосконалюючи свій літак АНТ-51. Судячи з позицій сьогоднішнього дня, очевидно, що ставка Немана на виняткове застосування недоведених і капризних в експлуатації двигунів М-62 і М-63 з'явилося його головним стратегічним прорахунком, що погубив подальший розвиток літака ХАЇ-5.Отримавши завдання на розробку модифікації літака ХАЇ-5 в штурмовик, І.Г.Неман кілька разів зустрічався з військовими фахівцями, обговорюючи з ними проект. В результаті розрахунків і обговорень у нього склалося чітке уявлення про те, що повинен робити у фронтовому небі новий літак. Його головне призначення: діючи з малих висот, підійти до цілі, абсолютно скрито, і атакувати її за рахунок великої швидкості настільки раптово, щоб війська, що атакуються, не встигли прийняти необхідних заходів охорони проти удару з повітря і зазнали значних втрат. При цьому відмітною особливістю літака-штурмовика було могутнє і різноманітне стрілецьке і бомбове озброєння.Після попереднього розрахунку визначилися основні параметри майбутнього літака. Своїми контурами він повторював літак Р-10. Але тільки зовні. По конструкції нова машина значно відрізнялася від прототипу. Неман поставив завдання полегшити літак за рахунок застосування нових матеріалів і розумного поєднання дерева з металом. У ОКО-135 провели великий об'єм наукових досліджень властивостей деревини, розробок нових типів з'єднань, технологій склеювання і контролю якості цільнодеревянних і змішаних авіаційних конструкцій в співдружності з фахівцями ХАЇ і ВІАМ.Сам процес створення штурмовика Неман розбив на два етапи. Спочатку проектувався і будувався дослідний літак під індексом ХАЇ-51, на якому мислилося відпрацювати нові агрегати і системи, а також усунути виявлені при льотних випробуваннях недоліки. Другий дослідний зразок ХАЇ-52 після доопрацювань намічався еталоном для серійного виробництва, змінивши на стапелях заводу літак Р-10.У березні 1936 року до розробки проекту Неман привернув основні сили конструкторського бюро. Проектування очолив провідний конструктор Л.Д.Арсон, а після його від'їзду до Саратова, з січня 1938-го, - І.П.Жиганов. На початку 1937-го з 60 конструкторів і розраховувачів ОКО-135 над штурмовиком трудилися 37 чоловік, з листопада того ж року до них підключилася решта співробітників. Літак ХАЇ-51 був двомісний вільнонесучий низькоплан з одним, тоді ще дослідним, двигуном М-62 потужністю 800 - 850 к. с. і дволопатевим гвинтом ВІШ-26. Габарити і вага двигунів М-25 і М-62 практично не відрізнялися, що дозволило капот і мотораму на ХАЇ-51 залишити без змін. Зате повністю переглянули конструкцію системи бензомасложивлення двигуна.Перетин фюзеляжу, обтиснений до мінімальних розмірів, розширили для збільшення об'єму бомбового відсіку, що дозволило встановити по осі літака центральну балку для підвіски чотири стокілограммових бомб. У фюзеляжі розміщувалися фототурель з фотоустановкою АФА-19 і зв'язна радіостанція РСР. Розробили нову конструкцію шасі і замість пневмомеханічної системи прибирання-випуску встановили надійнішу електрогідравлічну.Висока аеродинамічна якість літака досягалася за рахунок нового профілю крила з гладкою обшивкою. Конструкцію нервюр крила розробили на основі італійського проекту, переданого в ОКО органами НКВД. Те ж походження мали креслення дерев'яних крилових бензобаків, просочених бакелітовим лаком. Місткість бензобаків збільшили з тим, щоб підвищити нормальну дальність до 1000 км., а з перевантаженням - до 2000 км.Цікавим нововведенням в проекті з'явилася невластива для деревянщика Немана металева конструкція лонжеронів в дерев'яному крилі. Якщо застосовані на ХАЇ-1 і ХАЇ-5 працюючі фанерні обшивки повністю себе виправдали у ваговому відношенні, то дерев'яні лонжерони в кореневій частині, особливо в місцях стиків, виявилися перетяженими. У новому лонжероні з дюралю до полиць приклепувалася фанерна стрічка, а вже до неї приклеювалася фанерна обшивка. Тим самим досягалося значне полегшення конструкції крила. Подібна технологія в період Великої Вітчизняної війни застосовувалася на винищувачах А.С.Яковлєва і С.А.Лавочкіна.Хороші злітно-посадочні характеристики на ХАЇ-51 збереглися за рахунок застосування могутніх щитків-закрилків. Наступальне озброєння складалося з чотирьох кулеметів ШКАС (по 500 патронів на ствол), встановлених в крилах, і до 400 кг бомб, а для оборони служив ШКАС в баштовій турелі МВ-5.Ще до повного закінчення проекту, в серпні 1937 року, в цехах Цома заклали в стапеля крила і фюзеляжі трьох машин - одну ХАЇ-51 і дві ХАЇ-52. Останні робочі креслення ХАЇ-51 передали у виробництво в грудні 1937 року. Другий екземпляр штурмовика ХАЇ-52 (дублер), що отримав індекс ХАЇ-521, починали будувати із застосуванням нової деревини. Для збільшення вагової віддачі літака нервюри виконувалися замість сосни з ялиці, а обшивка фюзеляжу з соснової шпони замість березової.У 1937-му намітилися зміни у відношенні до І.Г.Немана у вищому керівництві країни. Зв'язувалося це з невдачами радянської авіаційної техніки в Іспанії. От як відклалася ця картина в пам'яті С.Я.Жолковського: Двічі запрошували Немана до Сталіна з питанням про перехід на металеве літакобудування і про переклад нашого ОКО до Москви. Там були Ворошилов, Молотов, Єжов і ін. Неман не піддавався домовленостям. В кінці наради Ворошилов скористався тимчасовим відверненням Сталіна телефонною розмовою, відвів Немана до вікна і радив Неману не спорити. Але Неман відмовився. Після приїзду до Харкова Неман тут же почав складати доповідну записку в ЦК, Сталіну, де гаряче захищав дерево, пропонував почати освоєння бамбука, що дає хороші перспективи по полегшенню ваги і по створенню нової технології масового великосерійного виробництва дерев'яних літаків. Закінчував Неман, пам'ятаю, словами, що він просить Сталіна переглянути своє відношення до дерева як конструкційного матеріалу. Тут же Неман обґрунтував свою відмову від перекладу ОКО в Москву|.У червні 1938-х ХАЇ-51 вивели на заводський аеродром, і після регулювань ще сирого мотора М-62 льотчик-випробувач Б. Н. Кудрин в серпні-вересні зробив на нім 32 випробувальних польоти. Враження від нового літака залишилося хороше, але повністю виявити його льотні характеристики не представлялося можливим. Із-за постійних відмов двигуна вдалося провести тільки випробування на флаттер і зняти швидкісні характеристики. При цьому ХАЇ-51 показав максимальну швидкість на висоті в 440 км/год.У жовтні мотор остаточно вийшов з ладу. Подальші льотні випробування ХАЇ-51 проводили з мотором М-25В в надії, що завод № 19 поставив надійніший екземпляр М-62. На 20 листопада намічалися державні випробування ХАЇ-51, але вони зірвалися, оскільки надійного двигуна все ще не було. По спогаду співробітників, Неман важко переживав невдачі з ХАЇ-51. Всі його зусилля в швидкому доведенні літака, зводилися нанівець, із-за недоведенності силової установки.Намітилося відставання в негласному змаганні літака І.Г.Немана з дальнім розвідником і штурмовиком АНТ-51 С-32 конструкції П.О.Сухого. С-32 з тим же мотором М-62 на державних випробуваннях в січні-березні 1938-го показав непогані результати, і його рекомендували в серійне виробництво. Але він був важчий ХАЇ-51, мав менше бомбове навантаження і меншу швидкість на висоті.У серпні 1938-го із-за відмови мотора у польоті літак С-32 розбився. П.О.Сухий вирішив змінити проект, створивши на його основі ближній бомбардувальник і розвідник ББ-1. Але врахувавши недоліки мотора М-62, він перейшов на використання запорізького двигуна М-87, що і визначило подальший успіх літака. З виходом на випробування ХАЇ-52 у І.Г.Немана ще залишався реальний шанс перемогти в змаганні з П.О.Сухим, але в грудні 1938-го його заарештували.Новий головний конструктор ОКО-135 А.А.Дубровин продовжив роботи по модернізації Р-10, зробивши основний упор на ХАЇ-52. Ще при закладці у виробництво планувалося, що літак ХАЇ-52 збиратимуть по кресленнях ХАЇ-51 з окремими змінами. Але 20 березня 1938-го НДІ ВВС видало нові тактико-технічні вимоги на ХАЇ-52, де головною умовою військових було збільшення його максимальної швидкості до 450 - 470 км/год замість первинного завдання в 390 - 400 км/год. Знов послідували серйозні зміни в проекті, що затримало вихід машини на випробування.Штурмовик ХАЇ-52 проектувався під двигун М-63 потужністю в 930 к. с. з гвинтом ВІШ-28. Зберігши конструкцію ХАЇ-51, на нім встановили в кабіні штурмана друге керування літаком і могутніше озброєння. На додаток до чотирьох крилових кулеметів змонтували ще два синхронних Шкаса. Збільшили бомбове навантаження, встановивши під крилом зовнішні бомботримачі із замками Дер-31. У такому вигляді, ще не випробуваний в повітрі ХАЇ-52 в січні 1939-го згідно плану НКАП запустили в серійне виробництво на заводі № 135, замість застарілого Р-10. У споруді першої військової серії з десяти машин ХАЇ-52 брав участь харківський завод Серп і молот, де виготовлявся дерев'яний набір. Планувалося випустити перші серійні літаки в серпні-вересні 1939-го. Збірку дослідного ХАЇ-52 закінчили замість грудня 1938-го тільки 15 березня 1939-го. Мотора М-63 не дочекалися, і на літаку встановили нещасливі М-62 з ВІШ-26.6 квітня 1939 року в 8.30 ранку льотчик полковник Дарський підняв ХАЇ-52 в перший політ. Він продовжувався 30 хвилин. Поведінка в повітрі літака була цілком задовільною, що дозволило в другій половині дня успішно зробити політ більшої тривалості. Представник НКАП інженер Семенов в доповідній записці за підсумками перших випробувань ХАЇ-52 писав: Недивлячись на велику кількість конструктивних дефектів, ця машина з мотором М-63 цілком сучасна, а якщо на ній встановити турбокомпресор, то в 1940 році ВВС могли б мати на озброєнні машину, якої ще немає у наших вірогідних противників.Проте в кінці квітня абсолютно несподівано для заводу № 135 з Наркомату прийшла вказівка зняти з виробництва літак шкідника Немана і приступити до виготовлення літака ББ-1 конструкції П.О.Сухого, який 6 квітня 1939-го з успіхом закінчив державні випробування. Встановлений на ББ-1 двигун М-87А не підвів конструкторів, і літак показав кращі, ніж у ХАЇ-52, льотні дані: максимальну швидкість у землі 375 км/год і на висоті - 468 км/год.А.А.Дубровин відмовився від подальших робіт над ХАЇ-52 і виїхав до Москви. Подальше доведення і випробування ХАЇ-52 проводилися під керівництвом І.П.Жиганова. У колективу ОКО-135 ще жевріли надії на свій літак і можливість довести його переваги перед машиною П.О.Сухого. У травні 1939-го літак ХАЇ-52 під час заводських випробувань при польотній вазі 3220 кг показав максимальну швидкість у землі, рівну 374 км/год на висоті 4500 м, - 410 км/год, а його скоропідйомність на висоту 5000 м складала 16 хвилин. Досягнуті на ХАЇ-52 результати дозволяли пред'явити машину на державні випробування. Почалася підготовка до перельоту до Москви, в НДІ ВВС. Але невезіння буквально переслідували останню конструкцію І.Г.Немана.28 травня літак ХАЇ-52, відомий майором Індюшкіним, під час ознайомлювального польоту, при посадці, втратив швидкість на малій висоті, повалився на крило і впав на землю, знісши вузли шасі. Розбитий літак перевезли в ЦОМ, де під час ремонту провели останні удосконалення. Перш за все, встановили отриманий з пермського заводу новенький мотор М-63 з гвинтом ВІШ-28, що спричинило за собою виготовлення нового капота зміненої форми і коки гвинта нової конструкції. Конструктори для більшої стійкості у польоті дещо збільшили розмах і площу крила.На переробки пішли ще два місяці такого дорогоцінного для ОКО-135 часу. Тільки 5 серпня 1939 року почалися сумісні заводські і державні випробування штурмовика ХАЇ-52 з мотором М-63, проведені льотчиком-випробувачем НДІ ВВС А.К.Долговим. Наголошувалося, що літак у польоті стійкіший, ніж Р-10, і має значно кращий огляд з кабіни льотчика. Як недолік спостерігалася велика передня центровка літака. Перевірка в повітрі показала, що вдалося вирішити далеко не всі проблеми. При польотній вазі в 3376 кг А.К.Долгов зміг досягти максимальної швидкості у землі лише в 356 км/год і на висоті 4500 м - 410 км/год.Двигун М-63 знов працював незадовільно, дозволивши бригаді випробувачів виконати тільки п'ять контрольних польотів. Випробування літака припинили, а висновки держкомісії звучали як вирок: З огляду на те, що роботи по ХАЇ-52 припинені, його передати в ЦАГИ для випробування гвинтокрилої установки з двигуном М-63. На жаль, великим надіям, які покладалися на літак ХАЇ-52, не призначено було збутися. Так сумно закінчилася історія машини, яку сучасники називали лебединою піснею головного конструктора І.Г.Немана і гордістю конструкторів ОКО-135.