Гольцман по рекомендации М.Н. Тухачевского предоставил Роберту Людвиговичу конструкторский отдел в подведомственном самолетном НИИ ГВФ. И хотя боевые машины не входили в компетенцию НИИ, Гольцман разрешил постройку ЭИ под фирменным названием «Сталь-6». В 1933 году на «Сталь-6» был установлен мировой рекорд скорости — 420 км/ч. На базе рекордной машины был спроектирован истребитель «Сталь-8», но проект закрыли в конце 1934 как не соответствующий тематике гражданского института.
В конце 1935 был построен дальний арктический разведчик ДАР, который мог садиться на лед и воду. Несмотря на заказ Полярной авиации, в серию ДАР не пошел. Главным образом, из-за отсутствия у промышленности нужных оснастки и оборудования.
Осенью 1935 был создан 12-местный пассажирский самолет «Сталь-7» с крылом «обратная чайка». В 1936 году он экспонировался на Международной выставке в Париже, а в августе 1939 на нем был установлен международный рекорд скорости на дистанции 5000 км — 405 км/ч.
В 1937 году, Роберт Людвигович был арестован. Ему было предъявлено обвинение в связях с «врагом народа» Тухачевским, а также в шпионаже в пользу Муссолини (от которого он когда-то бежал!). Его приговорили к 10 годам лагерей и пяти — «поражения в правах». До 1947 он работал в заключении, сначала в ЦКБ-29 НКВД, где в СТО-103 принял участие в проектировании Ту-2. Вскоре Бартини по его просьбе переводят в бюро «101» Д.Л. Томашевича, где проектировали истребитель. Это сыграло злую шутку — в 1941 г. трудившихся с Туполевым освободили, а сотрудники «101» вышли на свободу только после войны.
В Омске, куда было эвакуировано ЦКБ-29, Р.Л.Бартини выполняет задание Л.П.Берия на разработку реактивных перехватчиков. Им было разработано два проекта. «Р» — сверхзвуковой одноместный истребитель типа «летающее крыло» с крылом малого удлинения с большой переменной по размаху стреловидностью передней кромки, с двухкилевым вертикальным оперением на концах крыла и комбинированной жидкостно-прямоточной силовой установкой.