Машина заметно потяжелела, а ее центровка сместилась назад, что ухудшило взлетно-посадочные характеристики, особенно разбег. Для компенсации этого ввели промежуточное положение крыльевых щитков на взлете, а возросшей нагрузкой на костыльное колесо увеличили его размер.
Заводские летные испытания обновленного «ила», проходившие в марте того же года, показали, что пилотировать его стало труднее, да и летные данные, в том числе и скоростные, ухудшились. Выход нашли позже, форсировав двигатель и одновременно снизив его высотность, а пока довольствовались тем, что было. К конце 1942 года летные данные серийных Ил-2 с тем же мотором были заметно улучшены.
Что касается первого варианта, то его также построили и испытали. Хотя машина показала значительно лучшие данные, она осталась в единственном экземпляре. Остался на бумаге вариант Ил-2 с турельной установкой МВ-3 Можаровского и Веневидова. Стрелковая установка с пулеметом УБТ значительно улучшала защиту задней полусферы, увеличивала лобовое сопротивление самолета, ухудшая его летные данные.
Боевое крещение двухместного Ил-2 состоялось на Центральном фронте 30 октября 1942 года под Смоленском.
В 1942 году конструктор А.А. Микулин форсировал мотор АМ-38, увеличив его обороты и одновременно снизив его высотность до 650 м. При этом снизили степень сжатия, что позволило применять более доступный низкооктановый бензин. Тогда же по рекомендации ЦАГИ на всасывающий патрубок, размещавшийся в носке центроплана с правой стороны фюзеляжа, установили воздушный фильтр. При движении самолета по земле заслонки фильтра были закрыты, и воздух засасывался в карбюратор только через боковые фильтрующие сетки. В момент уборки шасси заслонки открывались и воздух начинал поступать в двигатель через переднюю часть цилиндра.
Двигатель АМ-38 мощностью (на режиме форсажа) 1780 л.с. успешно выдержал стендовые и летные испытания и с конца года начал устанавливаться на Ил-2. С января 1943 года двухместные Ил-2 с двигателями АМ-38Ф стали поступать на фронт.
К числу врожденных дефектов самолета относился недостаточный запас продольной устойчивости. Для чего консоли крыла сделали стреловидными (15 градусов по передней кромке). Смещение аэродинамического фокуса несущей поверхности назад позволило существенно облегчить пилотирование самолета, облегчить работу пилотам. Но это произошло в конце 1943 года.
Тяжело давался Ил-2 и конструкторам, и производственникам. По этому поводу Ильюшин написал:
«…Нам было ясно, что Военно-Воздушные Силы в основном будут использованы в совместных операциях с наземными армиями и Военно-Морским Флотом. Поэтому наша конструкторская мысль нацелилась на то, чтобы авиационная техника могла наиболее эффективно помочь наземным войскам Красной Армии…
Передо мной встала задача: сконструировать самолет, который бы наиболее полно и эффективно мог быть использован Красной Армией в ее операциях. Из этой ясной и простой установки вытекали условия, в которых должен работать такой самолет, и цели, которые он должен поражать. Такими целями должны быть живая сила и техника врага: танки, автомашины, артиллерия всех калибров, пулеметные гнезда, инженерные сооружение и так далее.