Дальнейшее продолжение работ по «Ш‑тандему» включало в себя испытания двухместного варианта самолета с оборудованным на нем фонарем‑башней. И к осени 1939 года «Ш‑тандем» в двухместном варианте с установленной в хвостовой части экранированной турелью МВ‑3, с мотором М‑87А (мощностью 950 л. с. на высоте 4700 м) и трехлопастным винтом изменяемого шага ВИШ‑3 был готов к проведению совместных (заводских и государственных) испытаний. Эти испытания проходили в сентябре – октябре 1939 года, и отчет по ним был утвержден 10 октября. Всего за время этих испытаний выполнили 51 полет «Ш‑тандема» общей продолжительностью 18 часов 38 минут.
Испытания самолета проводили несколько летчиков, в числе которых был и П. М. Стефановский, участвовавший в испытаниях «Октябренка». Спустя 30 лет Петр Михайлович рассказал о полетах на «Ш‑тандеме» в своей книге «Триста неизвестных»:
–
Этот недостаток в дальнейшем отмечался и другими летчиками. В результате в отчете по испытаниям было записано, что «при увеличении скорости самолет рыскает». Безусловно, подобный недостаток для самолета, основной задачей которого было ведение на большой скорости полета прицельного огня по наземным целям, значительно снижал его возможную боевую эффективность.
Также в отчете испытателями были отмечены недостаточные запасы продольной устойчивости, замедленная реакция самолета на рули направления, тесная кабина штурмана‑стрелка, неудачная конструкция шасси, затрудненный взлет. Неудачным было признано и превышение заднего крыла над передним – это приводило к его затенению во время взлета и посадки.
Летные данные двухместного «тандема» также заметно снизились и уже не соответствовали предъявлявшимся к нему требованиям – скорость у земли составила 361 км/ч, а на высоте 5600 м – 444 км/ч.
Однако, несмотря на ряд этих, огорчительных для маевских конструкторов моментов, в отчете были отмечены очень интересная схема самолета и простота его эксплуатации. «Ш‑тандем» рекомендовали передать в ЦАГИ для устранения отмеченных недостатков, после чего повторно предъявить на испытания.