Установка масляного радиатора внутри бронекапота одновременно повышала и боевую живучесть самолета. С этой же целью на Ил-2М предполагалось усилить бронирование мотора, его агрегатов, бензо- и маслобаков с магистралями, применить топливные баки, оснащенные протектором, а также систему заполнения их нейтральным газом.
По заданию самолет должен был иметь максимальную бомбовую нагрузку до 1000 кг, включающую авиабомбы калибра 500 кг. Стрелок, в отличие от серийного Ил-2, был полностью забронирован.
Стрелково-пушечное вооружение самолета было вполне "стандартным" для этого периода войны и включало: две пушки ВЯ (300 снарядов), два пулемета ШКАС (1500 патронов). Ракетное вооружение устанавливать не предполагалось.
Особенностью Ил-2М являлась шарообразная бронированная башня стрелка-радиста (по типу башни самолета БШ-М-71), обеспечивающая одновременно хорошую защиту стрелка и большие углы обстрела из крупнокалиберного пулемета УБК: вправо и влево – до 120°, вверх – до 49°, вниз с бортов – до 15°.
Попутно отметим, что никаких других самолетов семейства Ил-2 с индексом "М" и другими цифровыми "довесками", как это указывается в ряде публикаций, никогда не строилось и тем более, серийно не производилось.
Одновременно приказом по НКАП от 29 сентября 1942 г. А. А. Микулин и директор завода № 24 М. С. Жезлов обязывались: к 1 января 1943 г. построить и провести совместные 50-часовые испытания мотора АМ-42; к 15 января 1943 г. передать С. В. Ильюшину два мотора АМ-42 и обеспечить к 1 марта окончание государственных испытаний самолета-штурмовика с этим мотором, а с апреля месяца приступить к серийному выпуску АМ-42.
7 февраля 1943 г. вышло Постановление ГОКО, согласно которому ОКБ С. В. Ильюшин и завод № 240 должны были построить опытный самолет-разведчик и корректировщик артиллерийского огня Ил-2 с АМ-42 и одновременно приспособить для этой цели серийный Ил-2 с АМ-38ф. Как следует из документов, по своим конструктивным решениям "следопыт" с мотором АМ-42 в целом повторял самолет Ил-2М.
ОКБ А. А. Микулина и опытное производство 24-го завода, получив официальное указание на разработку нового мотора, в срочном порядке приступили к изготовлению деталей для 5 моторов. Уже через 30 суток первый АМ-42-й "выкатили" на заводские испытания, в ходе которых были получены весьма обнадеживающие результаты. На взлетном режиме мотор развил мощность 1978 л.с., что было почти на четыре сотни "лошадей" больше, чем "выдавал" серийный АМ-38. На номинальном режиме АМ-42 показал мощность 1762 л.с.
Разработка мотора в столь сжатые сроки не могла не сказаться на его качестве: требовалась тщательная доводка всех агрегатов и узлов. Только в мае 1943 г. АМ-42 удовлетворительно прошел совместные 50-часовые испытания. В ходе испытаний была получена мощность 1940 л.с. на взлетном, и 1766 л.с. – на номинальном режимах.
В выводах комиссии отмечалось, что мотор АМ-42 испытания прошел удовлетворительно и является "современным мотором, ценным для штурмовой авиации". Наряду с этим, Главному конструктору А. А. Микулину и директору завода № 24 М. С. Жезлову вменялось в обязанность "…в кратчайшие сроки устранить выявленные конструктивные недостатки и дефекты мотора, проверить работу мотора на самолетах Ил-2М, отработать ВМГ самолета и предъявить самолет в НИИ ВВС на специальные летные испытания мотора в течение 50 часов".
Известно, что С. В. Ильюшин пытался убедить руководство НКАП параллельно с постройкой опытного самолета Ил-2М АМ-42 развернуть работы по налаживанию его серийного выпуска на московском авиазаводе № 30. Им даже был заготовлен проект приказа и 18 января 1943 г. подан наркому для рассмотрения. Однако А. И. Шахурин решил не рисковать.
Сухой в это время продолжал работы по совершенствованию Су-6. Полным ходом шли работы по установке на Су-6 крупнокалиберных пушек и мотора М-71ф, форсированного до 2200 л.с. на взлетном режиме. В декабре 1942 г. все это было сделано, однако самолет на испытания не передавался, так как в начале января 1943 г. Сухой представил эскизный проект двухместного варианта Су-6 с М-71ф. Проект получил одобрение у военных, и 20 января с небольшими замечаниями в части улучшения бронирования был утвержден.
Уже построенный одноместный Су-6 с М-71ф к марту 1943 г. переделали в двухместный. После отладки мотоустановки самолет 19 июня поступил в НИИ ВВС для проведения государственных испытаний.