Первый штурмовик Су-6 с крупнокалиберными пушками, но с мотором М-71Ф, был построен в декабре 1942 г. Однако на испытания не передавался, так как в начале января 1943 г. П. 6. Сухой предъявил эскизный проект модифицированного штурмовика Су-6 М-71Ф (С2А) уже в двухместном варианте (по опыту войны).
Проект С2А получил одобрение у Заказчика и с небольшими замечаниями в части улучшения бронирования был утвержден начальником НИИ ВВС А. И. Репиным 20 января.
В соответствии с эскизным проектом, построенный одноместный Су-6 М-71Ф был переделан в двухместный и 19 июня 1943 г. официально передан в НИИ ВВС для проведения государственных испытаний.
Государственные испытания проходили с 20 июня по 30 августа (ведущий инженер А. В. Синельников, ведущий летчик А. И. Кабанов, летчик облета П. М. Стефановский). Всего было выполнено 42 полета с суммарным налетом 23 ч 10 мин.
Су-6 М-71Ф блестяще прошел государственные испытания. Это была действительно замечательная машина. По максимальным скоростям, скороподъемности, маневренности, потолку, дальности, вооружению и бронированию двухместный «сухой» значительно превосходил стоящий на вооружении ВВС КА двухместный Ил-2 АМ-38Ф.
Кроме того, Су-6 обладал прекрасными характеристиками устойчивости и управляемости, был прост и приятен в пилотировании.
Так, ведущий летчик-испытатель А. И. Кабанов отмечал:
«Кабина хороша. Рулит хорошо. В целом самолет производит хорошее впечатление и будет грозным оружием как в борьбе с земными целями, так и с бомбардировщиками противника».
П. М. Стефановский:
«Самолет, как двухместный штурмовик, является актуальной и нужной машиной, могущей заменить самолет Ил-2, так как обладает лучшим бронированием и значительно лучшими летными данными».
В Акте государственных испытаний отмечалось:
«…По максимальным скоростям, скороподъемности, потолку и дальности самолет Су-6 М-71ф значительно превосходит находящийся на вооружении ВВС Красной Армии штурмовой самолет Ил-2;
…Самолет Су-6 по своему бронированию и летно-боевым качествам, в первую очередь предназначен для решения штурмовых задач, но, вместе с тем, его можно успешно использовать и для борьбы с бомбардировщиками противника;
…Рекомендовать самолет Су-6 с мотором М-71ф в серийное производство».
Передняя часть фюзеляжа целиком состояла из брони. Задняя — деревянный монокок.
Центроплан, стабилизатор, рули, элероны (типа «Фрайз») и оба лонжерона крыла металлические. Киль и консоли крыла деревянные. Элероны и рули обшиты полотном.
Осуществлялась весовая и аэродинамическая компенсация элеронов и рулей, имелись триммеры. Самолет имел предкрылки и щитки Шренка.
Шасси одностоечное с задним складывающимся подкосом. Убиралось назад с поворотом на 90°. Уборка и выпуск гидравлические.
Для улучшения взлетно-посадочных характеристик в процессе испытаний трехлопастный винт АВ-5–4А с диаметром 3,25 м был заменен на четырехлопастный АВ-9–4А с диаметром 3,35 м. Установка нового винта увеличила вес машины на 40 кг.
Бензобак емкостью 770 л размещался под сидением летчика. Имелась система заполнения бензобака инертными газами.
Маслорадиаторы располагались в носке крыла.
Бронирование штурмовика было выполнено значительно лучше, чем на Ил-2, однако благодаря рациональному распределению толщин бронелистов (от 2 до 12 мм) общая масса брони составила всего 683 кг, в том числе бронестекло (у летчика и стрелка) — 64 кг, бронирование около мотора — 72 кг, броня кабины летчика — 345 кг и кабины стрелка — 198 кг.
Бронирование охватывало кабину летчика и стрелка, бензобак, замоторный отсек, маслобак, маслорадиаторы и трубопроводы к ним, цилиндр винта.
Передняя часть фюзеляжа до бронеспинки летчика представляла собой целиком бронированный корпус, в котором размещался летчик, бензобак, маслобак и органы управления. Козырек из прозрачной брони толщиной 65 мм.
Кабина стрелка была выполнена в виде бронированной «капсулы» с толщиной брони от 4 до 12 мм. Стрелок был защищен: металлической броней снизу, с боков, сзади и частично сверху и прозрачной броней (толщина 65 мм) блистерной установки.