Уже в первом полете А. К. Долгов почувствовал существенные отличия этой машины от предыдущей: заметно улучшен обзор из кабины, повышена продольная устойчивость в связи с введением стреловидности крыла и доработками хвостового оперения. Установка нового, более мощного мотора АМ-38 значительно повысила летные данные самолета. На Ил-2 были усилены до 8 мм стенки бронекорпуса, а поперечной бронеперегородки — до 12 мм. Увеличен запас топлива на борту. Вместо четырех пулеметов были установлены две 20-миллиметровые пушки и два пулемета калибра 7,62 мм. Словом, если к предыдущему варианту штурмовика Ильюшина А. К. Долгов и другие летчики НИИ только начинали питать симпатии, то модифицированная машина им по-настоящему понравилась. Смущало только то, что самолет был одноместный.

Сорок четыре полета общей продолжительностью более двадцати часов выполнил майор А. К. Долгов на первом опытном экземпляре самолета Ил-2 и с удовлетворением подписал положительное заключение в акте по результатам его государственных летных испытаний, которые были завершены в заданный срок — 20 марта 1941 года.

Бронекорпуса ждали в Воронеже с большим нетерпением. Как только первый из них появился на заводе № 18, его тут же пустили в производство. Вот здесь и сказался тот, хотя и небольшой, но важный опыт, который был получен при постройке макетной машины с железным «бронекорпусом». В цехе главной сборки облик машины преображался буквально по часам. Двигаясь от участка к участку цеха, самолет получил полный комплект оборудования и вооружения и вступил в зону заключительного приемо-сдаточного контроля.

Наконец наступил момент, когда новенький самолет-штурмовик покинул цех главной сборки. По пути на летно-испытательную станцию он прошел через малярный корпус. И вот, сверкая свежей краской — сверху зеленой, снизу голубой, с большими красными звездами на крыльях и хвосте, появился на летном поле аэродрома.