Но и в АК-46 № 2 и № 3 оказалось далеко не все удачным. Наряду с техническим несовершенством свойственным любой опытной конструкции, автоматы АК-2, по словам Зайцева, «…с эксплуатационной точки зрения… были несколько отличны от современных автоматов, т. к. для неполной разборки откидывался только спусковой механизм с рукояткой, что влекло за собой большие неудобства при чистке и смазке автомата», поскольку, как и в ППС, во время разборки автомата Калашникова АК-46 № 2, внутри ствольной коробки оставались затворный узел и возвратный механизм. На это свойство нового оружия обратили внимание не только заводские испытатели, но и комиссия НИНСВО. Масса автоматов АК-46 № 2/АК-46 № 3 (с пустым магазином) – 4,3/4,1 кг, общая длина – 950/900 мм (со сложенным прикладом – 660 мм), темп стрельбы – 855 выстр/мин.
Комиссии пришлось в очередной раз отправить автоматы на доработку. Лидерами этого тура стали автоматы Дементьева и Булкина. К автомату Калашникова было намного больше замечаний, однако по результатам испытаний он давал меньше задержек при стрельбе по сравнению с автоматами Булкина и Дементьева. Каким-то чудом М. Калашникову все-таки удалось удержаться в составе участников конкурса, и теперь ему предстояла серьезная работа над ошибками.
Наиболее важным отличием автоматов Булкина и Дементьева от оружия Калашникова стало удачное решение затвора с поворотом при запирании, созданного в едином узле с более тяжелой (по отношению к затвору) продольно скользящей затворной рамой (совмещенной со штоком газового поршня), выполнявшей роль ведущего звена автоматики. Подобное утяжеление рамы за счет включения газового поршня в ее массу привело к росту запаса кинетической энергии ведущего звена автоматики, принимавшего на себя практически все динамические нагрузки, что позволило практически полностью исключить задержки при стрельбе из-за загрязнения оружия. Подобная конструкция затворной рамы положительно сказалась на надежности работы подвижных деталей автоматики у конкурентов Калашникова и стала одной из предпосылок для их рывка вперед.
Перед М.Т. Калашниковым особенно остро встал вопрос о качественном совершенствовании своего автомата. Сам Михаил Тимофеевич вспоминал об этом так: «…У нас с Сашей Зайцевым втайне от руководства созрел дерзкий замысел: маскируясь доработками, сделать капитальную перекомпоновку всего автомата… Беспокоило одно: сумеем ли уложиться в срок, отведенный для доработки одного образца?» И здесь хотелось бы привести несколько пространную цитату из воспоминаний одного из офицеров НИПСВО майора А.А. Малимона, которая позволит ближе всего подойти к существу этого вопроса:
«В первоначальной редакции заключения технического отчета полигона, составленного У.И. Пчелинцевым, система Калашникова, имеющая наиболее рациональную схему узла запирания, на дальнейшую доработку не рекомендуется. Для такого заключения, если исходить только из результатов испытаний, были формальные основания по любой из испытанных систем, за исключением только образца Дементьева, показавшего несколько лучшие результаты и имеющего к тому же при большей длине ствола и заметно меньший вес (примерно на 300 г) по сравнению со своими ближайшими соперниками… Система Дементьева уступала образцам Калашникова и Булкина. Требовался другой подход к выбору лучшего образца, учитывающий не только результаты испытаний, но и реальные возможности доработки, определяющие серьезную дальнейшую перспективу выбранной конструкции. На заключительном этапе конкурса по системе Калашникова были проведены дополнительные исследования, которые возглавил новый руководитель подразделения испытаний индивидуального оружия майор В.Ф. Лютый… Просьба автора системы о дополнительном анализе результатов и инициатива испытателя о проведении дополнительных исследований встретила поддержку и одобрение со стороны председателя комиссии Н.С. Охотникова».