К 10 января 1944 года новый мотор АМ-42 (зав. № 4240) был установлен на Ил-2 (РК). Для подстраховки на самолет Ил-2М решили поставить АМ-38ф.

Опробование нового экземпляра мотора АМ-42 на земле и в полете показало, что мотор дымит, его трясет, хотя и меньше. К 20 января мотор был вновь заменен. С шестым по счету мотором (зав. № 4248) «с алиссоновскими всасывающими патрубками» результаты оказались лучше. Появилась надежда завершить всю программу заводских испытаний и подготовить «следопыт» к передаче в НИИ ВВС для производства государственных испытаний.

К этому времени Ил-2М в очередной раз был «подан в сборочный цех завода № 240». На самолете предполагалось установить доработанный мотор АМ-42, новые бензобаки с увеличенным до 1020 л объемом, цельнометаллическую хвостовую часть фюзеляжа и хвостовое оперение, а также цельнометаллическое крыло с двумя пушками 11П (90 снарядов) и двумя пулеметами ШКАС (1500 патронов). При этом 11П, в отличие от серийного Ил-2 с такими же пушками, размещались внутри крыла и ближе к оси самолета, а пулеметы ШКАС дальше. Нормальная бомбовая нагрузка составляла 400 кг. В перегрузку допускалась подвеска еще 400 кг бомб. Кроме этого, для защиты задней нижней полусферы в хвостовой части устанавливалась кассета ДАГ-10 с десятью авиационными гранатами АГ-2. Ракетное оружие отсутствовало. Стальная бронебашня, которая имела плохой обзор, была переделана с целью увеличения обзора («для чего примерно 50 % стальной броневой поверхности башни заменяется броневым стеклом») и установлена на самолет. Впрочем, вскоре вновь заговорили о «возвращении» брони башни на прежнее место, но решили повременить, до тех пор, пока окончательно не прояснится позиция военных по этому вопросу. Дело в том, что в постановлении ГКО № 4427сс от 26 октября 1943 г. о ней ничего не говорилось. На это обстоятельство неоднократно указывали военпреды завода. В конце концов, как следует из документов, к 10 марта 1944 года бронебашню заменили установкой ВУ-8 с пулеметом УБК.

Изменялось и бронирование машины. В отличие от Ил-2 (РК), на штурмовике-бомбардировщике летчик и воздушный стрелок со стороны задней полусферы защищались экранированной броней, состоящей из двух 8-мм броневых листов с небольшим воздушным промежутком между ними. Такая броня более эффективно «держала» удар боеприпасов немецких авиапушек и осколков зенитных снарядов. Бронеплита экрана изготавливалась из брони марки ХД, а основная бронеплита – из брони марки АБ-2. Как показали полигонные испытания, броневая система 8+8 мм не пробивалась 15-мм бронебойной пулей с 200 м по нормали и со 100 м – под углом 20–25° к нормали, а бронебойно-разрывной снаряд калибра 20 мм удерживался при стрельбе с 50 м по нормали.

Для связи с землей монтировалась истребительная радиостанция РСИ-4 с дистанционным тросовым управлением. Фиксирование результатов атаки обеспечивалось фотокинопулеметом ПАУ-22 и киноаппаратом КС-5, расположенными в обтекателях шасси, а также фотоаппаратом АФА-ИМ в хвостовой части фюзеляжа. К 28 февраля Ил-2М был «полностью подготовлен к пробному полету».

Примерно с середины января вместо прежних обозначений опытных самолетов Ил-2 с мотором АМ-42 в переписке стали использовать одно-единственное наименование Ил-АМ-42 с добавлением «штурмовик» или «разведчик-корректировщик», иногда добавлялся номер завода. Несколько позже Ил-2 АМ-42 (РК) завода № 240 стал обозначаться как Ил-АМ-42 экз. № 1 (или Ил экз. № 1 АМ-42), а Ил-2М – как Ил-АМ-42 экз. № 2 (или Ил экз. № 2 АМ-42).

Надо полагать, смена обозначений должна была подчеркнуть универсальность предлагаемого на вооружение ВВС самолета, а также его новизну – это уже не модификация серийного Ил-2, а новая ударная машина.

Несмотря на неустойчивую работу мотора АМ-42, опытный разведчик-корректировщик Ил-АМ-42 (экз. № 1) все же сумел успешно завершить программу заводских испытаний. Летал начальник ЛИС завода № 240 генерал-майор В. К. Коккинаки. Испытания обеспечивались бригадой в составе ведущего инженера по испытаниям А. П. Виноградова, инженера по винтомоторной группе В. В. Семенова и бортмеханика самолета И. Б. Кюсса. В общей сложности в период с 10 мая 1943 года по 22 февраля 1944-го было выполнено 40 полетов с суммарным налетом 21 ч 9 мин.

При полетном весе 7200 кг с винтом АВ-5 л-18Б была получена довольно высокая скорость горизонтального полета: 470 км/ч – на высоте 2240 м и 434,5 км/ч – у земли. Вертикальная скорость у земли составила 8,32 м/с, а время подъема на высоту 1000 м – 1,97 мин. Это были неплохие результаты. Как отмечал Коккинаки, «на всех режимах полета чувствуется большой запас мощности».

Самолет имел удовлетворительную устойчивость по всем направлениям. При соответствующей балансировке триммером самолет позволял полет с брошенной ручкой управления. Виражил и пикировал устойчиво, без рысканий. Это обеспечивало лучшие условия для прицеливания и стрельбы.

«В пилотировании Ил-АМ-42 ничем не отличается от Ил-2. Для вылета на Ил-АМ-42 обучение и вывозка излишни», – указывалось в отчете по испытаниям.

Было решено готовить машину к государственным испытаниям. В этой связи 22 февраля на самолете установили винт диаметром 4,0 м, а также изменили компенсацию элеронов с целью снижения нагрузок на ручку управления. Пробный полет показал, что новый винт «погоды не делает». Его срочно заменили «старым» проверенным винтом АВ-5 л-18Б, с которым Ил-АМ-42 (экз. № 1) 26 февраля перелетел на аэродром НИИ ВВС.

Приказом начальника НИИ ВВС для производства государственных летных испытаний Ил-АМ-42 (экз. № 1) ведущим летчиком по самолету был назначен летчик-испытатель подполковник А. К. Долгов, а ведущим инженером – инженер-майор П. Т. Аброщенко. В состав испытательной бригады вошли также инженер-капитан И. М. Наливкин (по винтомоторной группе), старший техник-лейтенант С. Е. Матвеев (по спецоборудованию) и инженер-майор К. И. Романов (по вооружению).

На следующий день после получения самолета испытательная бригада института провела тщательный осмотр самолета и его взвешивание, а 28 февраля А. К. Долгов выполнил ознакомительный полет продолжительностью 20 минут. В полете потек левый маслобак. Вдобавок на посадке отказали тормоза левого шасси, но благодаря мастерству летчика обошлось без поломки. Замена маслобака, тормозов и левого колеса шасси продолжалась до 5.00 следующего дня, поскольку именно 29 февраля официально начинались государственные испытания самолета.