Установка кабины стрелка с пулеметом ШКАС увеличила вес самолета на 210 кг, а кабины стрелка с УБТ – на 275 кг. В связи с этим, для сохранения длины разбега примерно на том же уровне, что и у одноместного Ил-2, в конструкцию посадочных щитков был введен фиксатор, позволяющий устанавливать их на взлете под углом 17-18°. Механизм управления щитками устанавливался в кабине стрелка. В воздушной сети управления щитками было увеличено давление с 35 до 50 атм.
Возросшая нагрузка на хвостовое колесо потребовала увеличить его размеры до 400x150 мм, ввести амортизацию костыля и усилить ферму крепления колеса к фюзеляжу.
Максимальная скорость полета с бомбовой нагрузкой 200 кг бомб и без РО у Ил-2 с УБТ составила 386 км/ч у земли и 420 км/ч – на высоте 2000 м, а у Ил-2 с пулеметом ШКАС – 383 и 423 км/ч у земли и на высоте 2350 м соответственно.
В процессе испытаний на самолеты были смонтированы 8 РО-82, с которыми скоростные и взлетные качества самолетов стали хуже.
Штурмовик стал тяжелее в управлении (увеличилась нагрузка на ручку управления), труднее поднимал хвост при взлете и опускал его при посадке. Однако при отрегулированном соответствующим образом триммере руля высоты особой разницы в пилотировании между одноместным и двухместными Ил-2 лет чики не ощущали.
За один боевой разворот на высоте 1000 м штурмовик набирал высоту 300 м. Длина разбега Ил-2 АМ-38 с установкой под пулемет ШКАС и винтом ВИШ-22Т с 200 кг бомб и 8 РС-82 составила 460 м, а с 400 кг бомб и 8 РС-82 – 515 м. На Ил-2 с задней огневой точкой под пулемет УБТ и винтом АВ-5Л- 158 с бомбовой нагрузкой 400 кг и без РО разбег в 500 м был получен лишь при использовании на взлете щитков, отклоненных на 17-18". Новому штурмовику явно не хватало мощности мотора. В этой связи нормальная боевая нагрузка устанавливалась в 200 кг бомб и 8 РС-82.
Акт о государственных испытаниях этих самолетов был утвержден главным инженером ВВС КА А.И.Репиным 3 октября 1942 г.
Несмотря на худшие летно-технические характеристики, к серийной постройке был рекомендован двухместный Ил-2 с оборонительной установкой под пулемет УБТ, так как мощность огня последнего, в сочетании с маневром штурмовика, обеспечивала более надежную защиту от атак истребителей противника. При этом вопрос о броневой защите стрелка снизу и с боков предполагалось окончательно решить после проведения войсковых испытаний в боевых условиях.
Кроме того, с целью улучшения летных свойств двухместного Ил-2, а также для доведения его бомбовой нагрузки до нагрузки одноместного варианта "Ила" предлагалось ускорить установку на него форсированного мотора АМ-38ф (взлетная мощность 1700 л.с.), который к 26 сентября 1942 г. удовлетворительно прошел специальные 50-часовые летные испытания в НИИ ВВС КА.
Государственный Комитет Обороны, не дожидаясь результатов войсковых испытаний двухместных Ил-2, 5 октября 1942 г. своим Постановлением № 2374 обязал НКАП внедрить в серийное производство на авиазаводах №№ 1, 18 и 30 двухместный Ил-2 с оборонительной установкой под пулемет УБТ с винтом АВ-5Л-158 и со щитками для взлета, установив боезапас для УБТ в 150 патронов, нормальную бомбовую нагрузку в 300 кг и 4 РС-82. Причем уже к концу октября заводы №№ 1 и 18 должны были выпустить каждый по 70 двухместных Ил-2, а завод № 30 – 60 таких машин. В ноябре-декабре 1942 г. три авиазавода должны были изготовить 1500 двухместных Ил-2.
Что касается Нижнетагильского авиазавода № 381, то приказом по НКАП № 763 от 10.10.42 г. во исполнение Постановления ГКО № 2378 от 7 октября 1942 г. директору завода Журавлеву предписывалось прекратить производство самолетов Ил-2 и перейти на выпуск истребителей Ла-5.
Параллельно с отработкой заводом № 30 двухместного варианта Ил-2 на заводе N° 1 им.И.В.Сталина был построен самолет Ил-2бис (зав. № 4434) с мотором АМ-38, имевший полностью бронированную кабину стрелка с блистерной установкой БЛУБ (блистерная установка Березина) под пулемет УБТ с магазинным питанием и боекомплектом в 150 патронов (3 магазина).
Предложенная заводом № 1 кабина стрелка имела много общих компоновочных и конструктивных решений с кабинами стрелков на самолетах БШ-2 АМ- 35 и Ил-2 М-82. Кабина стрелка была оборудована на месте заднего фюзеляжного бензобака, вместо которого в двух внутренних бомбоотсеках в центроплане самолета были установлены два бензобака такого же объема. Бензобаки в бомбоотсеках были забронированы. То есть кабина стрелка оказалась в бронированной части бронекорпуса самолета. От огня со стороны хвоста самолета и сверху стрелок защищался бронестен- кой толщиной 8 мм, прозрачной броней на блистере пулемета толщиной 64 мм и 5-мм броневым листом, установленным над головой на сдвижной части фонаря его кабины. Кроме этого, кабина стрелка имела бронированный пол толщиной 5 мм, а между летчиком и стрелком устанавливалась бронеплита толщиной 7 мм. Таким образом, стрелок на Ил-2бис имел броневую защиту, почти аналогичную защите летчика.