Приказом начальника НИИ ВВС для производства государственных летных испытаний Ил-АМ-42 (экз. № 1) ведущим летчиком по самолету был назначен летчик-испытатель подполковник А. К. Долгов, а ведущим инженером – инженер-майор П. Т. Аброщенко. В состав испытательной бригады вошли также инженер-капитан И. М. Наливкин (по винтомоторной группе), старший техник-лейтенант С. Е. Матвеев (по спецоборудованию) и инженер-майор К. И. Романов (по вооружению).
На следующий день после получения самолета испытательная бригада института провела тщательный осмотр самолета и его взвешивание, а 28 февраля А. К. Долгов выполнил ознакомительный полет продолжительностью 20 минут. В полете потек левый маслобак. Вдобавок на посадке отказали тормоза левого шасси, но благодаря мастерству летчика обошлось без поломки. Замена маслобака, тормозов и левого колеса шасси продолжалась до 5.00 следующего дня, поскольку именно 29 февраля официально начинались государственные испытания самолета.
Первый испытательный полет, в котором планировалось определить расход горючего на различных режимах, длился 55 минут и был прекращен вследствие самопроизвольного возрастания давления наддува. На посадке вновь отказали тормоза левого шасси. Работа по замене тормозов, свечей и регулировке карбюраторов затянулась до 2 часов ночи, но утром 1 марта и днем погода была совершенно нелетной. Решили провести весь комплекс наземных испытаний бомбардировочного вооружения.
На следующий день погода опять была нелетная. Самолет загнали в институтский тир, где произвели отстрел оборонительной установки ВУ-8. Здесь испытателей ждала «неприятность»: прострелили киль, стабилизатор, рули направления и высоты. Однако погода и аэродромные службы сделали бригаде подарок – в течение следующих трех дней при неважной погоде аэродром был «не готов к взлету: рыхлый снег, вода».
Было решено одновременно с устранением пулевых повреждений провести на самолете небольшие доработки, улучшающие эксплуатационные и пилотажные качества машины. Заново отрегулировали карбюраторы, поставили новые троса управления «из-за большой заершенности старых», уменьшили щели между нижней частью крыла и элеронами (поставлена более широкая пластина), заменили покрышку костыльного колеса и лючки над бомболюком с левой внутренней стороны. Параллельно успели отработать химическое вооружение самолета.
7 марта утром удалось выполнить один часовой полет на замер скорости и скороподъемности по высотам, так как с 11.00 полеты были запрещены. На следующий день погода благоприятствовала проведению испытаний, но в первом же полете на определение расхода горючего лопнула трубка, подводящая воду к левому блоку цилиндров. Пришлось идти на посадку и устранять неисправность.
9 марта с утра стояла нелетная погода, но к 16.00 развеялось и удалось выполнить один полет на полигон для бомбометания и стрельбы из пушек и пулеметов. Вечером вновь пришлось менять свечи.
Ввиду нелетной погоды в течение следующего дня самолет «затащили» в тир, где отстреляли все вооружение.
В период 11–13 марта погода была ограниченно летной, но летать все же удавалось. Всего было выполнено 15 взлетов и посадок для определения взлетно-посадочных характеристик самолета, три полета на стрельбу и бомбометание по наземным целям и определение скороподъемности самолета по высотам.
14 марта погода окончательно испортилась, но летать все равно было бы нельзя, так как у самолета обнаружилась течь бензина из трубки подвода к карбюраторам и поломка уплотнительного кольца вала редуктора. Выявились и другие неисправности.
Следующие четыре дня прошли в хлопотах по устранению дефектов самолета. Попутно установили новые элероны с увеличенной аэродинамической компенсацией (29 % вместо 27 %).
Несмотря на неблагоприятные метеоусловия, 19 марта удалось выполнить 8 непродолжительных полетов, в том числе 5 – на определение взлетно-посадочных свойств и по одному полету на бомбометание, проверку действия в воздухе ВАП-250 и замер расхода горючего. Всего за день налетали 1 ч 55 мин. В ходе последнего полета сгорели прокладки всасывающих патрубков.
Устранение вновь выявленных неисправностей затянулось до 22 марта, но в этот день погода опять оказалась нелетной. Только на следующий день удалось выполнить один часовой полет на замер расхода горючего. Затем последовал четырехдневный перерыв в полетах из-за плохой погоды. Наконец, 28 марта установилась устойчивая летная погода, которая продержалась три дня. В эти дни бригада испытателей работала весьма активно и 30 марта в 18.00 рапортовала руководству института об успешном завершении государственных испытаний.
Таким образом, испытания Ил-АМ-42 (экз. № 1) продолжались в течение 31 календарного дня, из которых летных дней было всего 10, нелетных – 14. Еще 7 дней пришлось затратить на ремонт и доводку самолета. В общей сложности было выполнено 44 полета с налетом 19 ч 30 мин.