Entré en disgrâce, Bartini se voit pourtant attribuer par l’Armée rouge, qui reconnaît les mérites techniques et scientifiques de l’homme, un petit bureau d’études au sein de la GAZ-22. Travaillant méthodiquement et approfondissant diverses techniques, il développe l’avion Stal-6, appareil de recherche qui permit au record de vitesse national de passer de 320 à 420 km/h en 1933, alors qu’il n’avait progressé que de 30 km/h au cours des cinq années précédentes. En 1936 apparaît le DAR, un hydravion bimoteur de reconnaissance arctique et en 1937 le Stal-7, un bimoteur de transport destiné à Aeroflot.
Début 1938 le prototype du Stal-7 s’écrase au décollage durant un essai à pleine charge. La sanction est immédiate : Arrêté, Bartini est déporté en février 1938. Assistant de Bartini, Vladimir Yermolaïev fut chargé de poursuivre le développement du Stal-7, transformant ce bimoteur en un efficace bombardier stratégique, le Yer-2.