Государственные испытания Ил-2 с М-82ИР удалось начать лишь 20 февраля 1942 г. Полученные летные данные были несколько хуже Ил-2 с АМ-38. Тем не менее в акте от 23 марта военные рекомендовали «…испытанный в НИИ ВВС двухместный самолет Ил-2 с мотором М-82… внедрить в серийное производство». При этом установка М-82 на самолет Ил-2 «допускалась как временное мероприятие на период отсутствия достаточного количества АМ-38». Однако массовый выпуск этого самолета развернуть в условиях войны не удалось.
К разработке боевого двухместного Ил-2 с АМ-38 ОКБ Ильюшина приступило после возвращения из эвакуации в Москву.
Уже в конце сентября 1942 г. в НИИ ВВС поступили 2 Ил-2 производства завода № 30 с кабинами воздушного стрелка: один – с пулеметом LUKAC, другой – с УБТ.
Переделки были минимальными. За пределами бронекорпуса в фюзеляже делался вырез, устанавливалась турель с пулеметом и крепилась брезентовая лента, на которой сидел стрелок.
На самолетах устанавливался воздушный винт АВ-5л-158 диаметром 3,6 м, который к этому времени был рекомендован к установке на все серийные Ил-2, так как улучшались взлетные свойства самолета.
Полетный вес двухместных Ил-2 увеличился. Летные данные и маневренные качества понизились. Разбег и пробег увеличились. В связи со смещением центровки назад на 2,5–3,5 % САХ продольная устойчивость ухудшилась. Именно поэтому защита воздушного стрелка состояла лишь из 6-мм бронещитка со стороны хвоста. Усилить защиту без переделки бронекорпуса было нельзя, так как центровка самолета становилась опасной для полетов.
Для сохранения длины разбега на прежнем уровне было введено взлетное положение посадочных щитков под углом 17–18°, а нормальная боевая нагрузка уменьшена на 200 кг. Штурмовику явно не хватало мощности мотора.
По результатам испытаний в НИИ ВВС лучшей была признана кабина с пулеметом УБТ. Вопрос о броневой защите стрелка снизу и с боков предполагалось решить после проведения испытаний в боевых условиях.
Не дожидаясь результатов испытаний в НИП АВ, ГКО Постановлением от 5 октября обязал НКАП наладить серийный выпуск двухместного варианта Ил-2 с пулеметом УБТ. Нормальная бомбовая нагрузка уменьшалась до 300 кг. Ракетное вооружение сокращалось до 4 РО-82.
С декабря 1942 г. на Ил-2 начали устанавливать форсированный на взлетном режиме мотор АМ-38ф. Взлетные характеристики Ил-2 улучшились. Появилась возможность повысить бомбовую нагрузку до уровня одноместного варианта.
После перевооружения штурмовых авиачастей на двухместный вариант Ил-2 и изменения тактики его боевого применения потери «илов» уменьшились в среднем в 1,5–2 раза.
Однако собственно боевые возможности Ил-2 АМ-38ф при действии по наземным целям заметно снизились.
Поскольку в продольном отношении штурмовик стал более неустойчивым, условия для ведения прицельного огня из стрелково-пушечного вооружения самолета, особенно на планировании и в боевом порядке «круг», ухудшились. Введение боковых поправок в прицеливание стало несколько сложнее, особенно для молодого летного состава, имеющего невысокую летную подготовку.
Кроме этого, недостаточная устойчивость в продольном отношении и большая инертность требовали от летчиков повышенного внимания при пилотаже в составе группы, особенно при выполнении виражей и боевых разворотов, а также увеличенных дистанций между самолетами в боевых порядках.
Соответственно усложнилось и выполнение боевого маневрирования при атаке цели и противозенитного маневра (с потерей скорости и с несколько меньшими перегрузками). Как следствие, вероятность сбития Ил-2 огнем малокалиберной зенитной артиллерии оказывалась повышенной.
Укажем, что в июне 1942 г. в 8 ВА под руководством начальника воздушно-стрелковой службы армии военинженера 1-го ранга Янчука в авиаремонтных мастерских несколько одноместных Ил-2 были оборудованы кабиной стрелка с пулеметом LUKAC.
К середине августа в 243-й шад 6 ВА оборонительной огневой точкой под пулемет LUKAC были оснащены 19 Ил-2. Одновременно один Ил-2 был оборудован пулеметом УБТ, но установка «была забракована ввиду ее громоздкости и неудобством управления воздушным стрелком». Доработки выполнялись по приказу командира 243 шад подполковника Дельнова.
В сентябре Ил-2 с пулеметом LUKAC осматривался в Москве специальной комиссией ВВС и НКАП, которая одобрила этот вариант кабины стрелка и рекомендовала к внедрению в строевых частях.
К этому времени в 17 ВА в двухместный вариант с пулеметом УБТ были переделаны 66 Ил-2. Конструкция установки была разработана полковником Антошиным и майором Алимовым.