Работая в Севастополе, он, кроме испытаний авиационной техники, исследовал причины коррозии дюралевых конструкций гидросамолетов и совместно с инженером М.Г. Акимовым разработал методы защиты от нее. В дальнейшем на основе полученных результатов в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ) им. Н.Е. Жуковского была создана специальная лаборатория, ставшая впоследствии одним из подразделений Всесоюзного института авиационных материалов (ВИАМ).

Служба в Севастополе совпала с подготовкой перелета сухопутного самолета «Страна Советов» (АНТ-4) – облаченного в гражданскую форму тяжелого бомбардировщика ТБ-1. Поскольку значительная часть маршрута этого перелета пролегала над акваторией Тихого океана, то самолет следовало «оморячить» – заменить колесное шасси поплавковым. Эту задачу Бартини также успешно решил, будучи техническим руководителем морского этапа полета. Перелет прошел успешно, и в том же 1927 году Роберт Людвигович стал членом ВКП(б) – Всесоюзной Коммунистической партии (большевиков).

Бартини быстро дослужился до старшего инспектора по эксплуатации материальной части Управления Военно-Воздушных Сил Черного моря, и на этом его карьера военного инженера закончилась.

Ходят разговоры, что пробовать свои силы в качестве конструктора Р.Л. Бартини начал в 1925 году, когда вместе с В.М. Мясищевым он привез в Коктебель на Всесоюзные планерные состязания свой первый безмоторный аппарат. Документальных подтверждений этому обнаружить не удалось, но есть косвенные свидетельства постройки планера при участии Бартини. Более того, в бытность председателем технического московского комитета Общества друзей Воздушного флота (ОДВФ) Бартини написал работу по графическому определению скорости снижения планеров.

В 1927 году, как говорилось выше, Бартини стал заниматься подготовкой перелета самолета АНТ-4 «Страна Советов» в Соединенные Штаты Америки. Его экипажу предстояло пролететь над тремя континентами и акваторией Тихого океана. Летать над водной поверхностью от Хабаровска до американского города Сиэтла на сухопутном самолете было опасно, и для того, чтобы снизить риск, его попытались установить на поплавки от трехмоторного ЮГ-1, на котором полярный летчик Борис Чухновский спасал экипаж дирижабля «Италия» после неудачной попытки полета к Северному полюсу. Однако водоизмещение поплавков оказалось недостаточным для более тяжелой «Страны Советов», и за дело взялся Роберт Людвигович. Под его руководством в Москве в отделе опытного морского самолетостроения ОПО-3, куда он нередко наведывался для консультаций у специалиста в области гидродинамики К.Ф. Косоурова и конструктора И.В. Четверикова, поплавки доработали, удлинив их носовые части.

Испытания поплавков проводили в Таганроге, куда летчик С.А. Шестаков, будучи шеф-пилотом П.И. Баранова – начальника Военно-воздушных сил РККА, перегнал самолет ТБ-1. Когда на самолет поставили поплавки и спустили на воду, произошло непредвиденное. Ночью порывом ветра машину сорвало с якорей и чуть не выбросило на берег. Это насторожило Шестакова, и он потребовал, чтобы Бартини присутствовал на испытаниях.

Морские испытания на Азовском море прошли успешно. Самолет легко буксировался за катером, его остойчивость не вызывала сомнения, он устойчиво глиссировал, мог взлетать и садиться при довольно сильном волнении моря. Надо отметить, что судьба этой машины была неудачной. При первой попытке перелета «Страна Советов» в начале августа была разбита, а подготовка второго самолета, владельцем которого являлся (по документам) Осоавиахим, затянула день старта ближе к осени, когда штормовая обстановка в акватории Тихого океана усиливалась, свидетельствуя о приближении зимы.