Несмотря на то, что в конструкции самолета еще имелись недостатки, достоинства машины в сочетании с настойчивостью Груммана привели к тому, что в августе 1939 года фирма получила контракт на постройку трех самолетов, обозначенных как F4F-3. Но машина еще нуждалась в доработке. Постоянно сказывались проблемы с перегревом мотора, не удалось обеспечить достаточной устойчивости самолета на курсе. В конце 1939 года самолет передали в NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) с целью испытать самолет в аэродинамическом тоннеле. Тоннель находился в Лэнгли-Филде, штат Вирджиния. По результатам испытаний, специалисты NACA предложили оснастить самолет продольным стабилизатором перед килем, а также увеличить размах горизонтального стабилизатора на 500 мм. Охлаждение двигателя пытались исправить с помощью различных коков винта, створок на капоте и накладок у основания лопастей. Наддув, показавший низкую надежность на первых этапах испытаний, со временем был исправлен производителем и перестал беспокоить конструкторов.

Лерой Грумман, уверенный в своем успехе, приказал готовиться к серийному выпуску самолетов еще до того, как был заключен контракт. И этот риск оправдался. Требования Бюро Аэронавтики оказались скромными. В основном они сводились к тому, что из фюзеляжа следовало убрать 7,62-мм пулеметы, а в крыльях разместить еще по одному 12,7-мм пулемету Colt-Browning. Кроме того, требовалось усилить шасси и оснастить кабину самолета броней. Два первых серийных самолета находились в такой стадии сборки, что установить пулеметы в крыльях можно было только радикально переделав крыло. Причем изменения приходилось вносить не только в конструкцию несущих элементов и обшивки крыла, но также следовало изменить конструкцию аварийных надуваемых камер, расположенных у передней кромки крыла. Камеры пришлось отнести дальше к концам крыльев и развернуть на 90?. Поэтому два первых самолета оставили в качестве прототипов. Первый серийный F4F-3, обозначенный серийным номером 1844, совершил первый полет в феврале 1940 года.

XF4F-3

F4F-3

Линейка из 21 новенького истребителя F4F-3 на заводском аэродроме фирмы Грумман в Бэтридже. Носовые части фюзеляже закрыты чехлами. Самолеты предназначены для эскадрильи VMF-121. Самолеты целиком окрашены в светлосерый цвет, литеры бортового кода — белого цвета.

В августе самолет прибыл на завод фирмы «Pratt & Whitney» в Ист-Хартфорде, штат Коннектикут. Там самолет использовали для опытов с двигателем. Тем временем, в июле облетали второй серийный F4F-3. В августе его передали в Анакостию для квалификационных испытаний (Production Inspection Trials). Туда же направили экземпляры № 1848 и 1851. Эти машины, в соответствии с требованиями контракта, уже несли четыре 12,7-мм пулемета в крыльях, были оснащены бронеспинкой кресла пилота и усиленным шасси. Самолет № 1848 вместе с № 1845 участвовали в квалификационных испытаниях в Анакостии, а № 1851 вскоре передали в NAF для изучения пригодности для службы на авианосцах и вибрационных испытаний. 17 декабря трагически завершил свою карьеру прототип XF4F-3, погребя под своими обломками лейтенанта У.К. Джонсона. Причиной аварии стала ошибка пилота, нажавшего не те переключатели на щитке управления. Заходя на посадку, он выключил подачу бензина вместо того, чтобы выпустить закрылки. Самолет рухнул и разбился вдребезги. После этого происшествия на серийных самолетах эти два переключателя сделали разной формы и разнесли их друг от друга.

Итоговый рапорт, датированный 23 января 1941 года, подтверждал, что самолет имел хорошую центровку в полете, уверенно сохранял устойчивость во всех трех осях, исключая некоторых режимов полета, когда немного нарушалась продольная стабильность. Самолет имел и другие достоинства, особенно важные для палубного истребителя. Его масса составляла 2376 кг, то есть на 47 кг меньше, предусмотренной контрактом. Практический потолок достигал 37000 фт/ 11278 м. Разбег самолета составлял всего 59 м при встречном ветре 25 узлов (т. е. хватало одного движения авианосца полным ходом). Только максимальная скорость оказалась меньше заданной. Грумман заявлял, что максимальная скорость составит 563 км/ч, тогда как самолет развил всего 533 км/ч на высоте 21300 фт/ 6492 м. По сравнению с прототипом скорость упала. Это была плата за дополнительные пулеметы и бронеспинку.

F4F-3 (ранние) с двигателем R-1830-76

F4F-3A с двигателем R-1830-90

F4F-3 (поздние) с двигателем R-1830-86

Первый серийный F4F-3A (Bu№ 3905) сошел со сборочной линии завода фирмы Грумман 7 апреля 1941 г. На самолеты F4F-3A ставились двигатели Пратт-энд-Уитни R- 1830-90 мощностью 1200л.с., в то время как на F4F-3 стояли моторы R-1830-76. Тридцать предназначенных для ВМС США самолетов были переданы согласно заключенному контракту Греции, однако когда Греция капитулировала когда транспорты с самолетами находились еще в море, поэтому они развернулись и пошли на Гибралтар.

На самолетоподъемнике авианосца «Саратога» — F4F-3 позднего выпуска из эскадрильи VF-3. Снимок сделан весной 1941 г. На истребители F4F-3 ставились двигатели Пратт-энд-Уитни R-1830-86 мощностью 1200 л.с., кроме того у них доработали отклоняемые створки капотов — на каждой стороне капота появилось по четыре створки вместо двух.

Бомбы общей массой 116 фунтов (52,6 кг) можно было сбрасывать в пикировании под углом 80 гр при скорости до 685 км/ч. Телескопический прицел в лобовом стекле кабины снижал максимальную скорость всего на 0,8 км/ч. Четыре пулемета снижали максимальную скорость на 5 км/ч по сравнению с той же машиной без пулеметов и закрытыми пулеметными портами.

В заключительной части рапорта предлагалось внести в конструкцию истребителя дальнейшие изменения, в том числе улучшить вентиляцию кабины пилота, улучшить управляемость машины и установить более прочное хвостовое колесо. Вывод гласил, что после всех перечисленных изменений при взлетной массе менее 7480 фунтов/3393 кг самолет будет пригодным для службы в качестве палубного истребителя. После того, как испытания завершились, самолет № 1845 перелетел в Лэнгли-Филд, где продолжились попытки улучшить охлаждение двигателя. Позднее (летом 1943 года) эту машину оснастили экспериментальным дистанционным радиоуправлением.