До самого конца войны штурмовики тем не менее продолжали нести значительные потери – к концу войны живучесть самолетов штурмовой авиации составляла в среднем 85–90 вылетов на потерю. При этом, однако, следует учитывать, что выполнять боевые задачи Илам приходилось в условиях противодействия отличавшейся высокой плотностью немецкой зенитной артиллерии: на километр фронта размещалось до 3–4 батарей малокалиберной (20–37 мм) зенитной артиллерии, на каждые 2 км обороны приходилась батарея среднего калибра, а кроме того, около 20 установок крупнокалиберных зенитных пулеметов на километр. По данным Управления воздушно-стрелковой службы ВВС РККА, за одну секунду нахождения над целью по штурмовику могло быть произведено до 9000 выстрелов крупнокалиберного пулемета и до 300 – малокалиберной зенитной пушки, в то время как штурмовики находились над целью до 20 минут. При этом конструкция Ила продемонстрировала значительный запас прочности – практически в каждом втором вылете самолеты получали повреждения, нередки были случаи, когда самолеты возвращались на аэродром, имея несколько десятков, а то и сотни пробоин от пуль крупнокалиберных пулеметов и снарядов.

В общей сложности выпуск Ил-2 составил более 36 тысяч самолетов. Ил-2 стал самым массовым боевым самолетом в истории авиации.

Снаряд 23-мм пушки Ил-2 мог поражать только легкобронированную технику противника, а реактивный снаряд мог поразить танк только при прямом попадании, что с учетом невысокой точности носило достаточно случайный характер. Единственным эффективным средством борьбы с танками стали кумулятивные бомбы ПТАБ 2,5–1,5[23].

В связи с этим весной 1943 года для борьбы с современной бронетехникой противника было принято решение усилить вооружение штурмовика, установив две 37-мм пушки НС-37. Однако при этом собственный вес машины увеличился на 300 кг, что привело к ухудшению летных характеристик и уменьшению бомбовой нагрузки до 100–200 кг. При этом вероятность поражения средних и тем более тяжелых немецких танков снарядом 37-мм пушки также оказалась невысокой. Оказалось также, что вести прицельный огонь из разнесенных пушек, имеющих к тому же сильную отдачу, способен только летчик с высокой квалификацией. Тем не менее летчики гвардейских полков, получивших на вооружение Ил-2НС-37, положительно отзывались о возросшей огневой мощи штурмовика, значительно повысившей эффективность действий против легкобронированной техники противника, малотоннажных судов и других подобных целей. Но все же к началу 1944 года производство Ил-2НС37 было прекращено, выпуск составил 947 машин.

С сентября 1943 по февраль 1944 года проходил испытания Ил-2 с двумя крыльевыми пушками калибра 45 мм НС-45 конструкции А.Э. Нудельмана и А.С. Суранова, однако из-за сильной отдачи при ведении огня в серийное производство эта модификация не передавалась.

С. Ильюшин в то же время работал и над проектами специализированных штурмовиков, предназначенных для борьбы с бронетехникой противника.

В марте 1941 года им был предложен эскизный проект тяжелого двухмоторного противотанкового бронированного штурмовика ЦКБ-60.

В качестве основного варианта вооружения оснащенного двумя моторами АМ-38 самолета предполагалась установка 37-мм пушки ШФК-37, двух 23-мм пушек ВЯ-23 и четырех пулеметов УБ калибра 12,7 мм. Летчика, топливные баки, радиаторы и моторы предполагалось защитить броней толщиной от 4 до 18 мм общим весом до 800 кг. При взлетном весе 8400 кг самолет ЦКБ-60, или Ил-6, согласно расчетам, должен был иметь скорость около 550 км/ч и дальность полета 700 км. Рассматривался также двухместный вариант ТБШ-2, оснащенный двумя моторами М-82. Вооружение этого самолета должно было включать 37-мм пушку ШФК-37, две 23-мм пушки ВЯ-23, четыре пулемета ШКАС и 400 кг бомб (в перегрузку до 1000 кг) или восемь реактивных снарядов РС-132. При этом расчетная скорость у земли равнялась 480 км/ч, дальность 700 км. Кабина экипажа должна была защищаться броней 10-15 мм. Задняя броневая стенка кабины – 13 мм, передняя броневая стенка кабины – 15 мм, низ и бока кабины – 10 мм. Хотя проект оценивался как перспективный, в сложившихся условиях возможности его реализовать не оказалось.

В мае 1942 года Ильюшин предложил новую идею, на этот раз одномоторного одноместного противотанкового штурмовика. Самолет МШ АМ-38 конструировался по нетрадиционной схеме, аналогичной американскому истребителю «Bell P-39 Airacobra», – двигатель располагался в центре тяжести машины, но при этом кабина была сильно смещена вперед, что обеспечивало летчику отличный обзор вперед-вниз. Между кабиной летчика и мотором размещались топливный и масляный баки. Под кабиной летчика размещался отсек вооружения, в состав которого по одному варианту должны были входить пушка ШФК-37, две синхронные пушки ШВАК и два синхронных пулемета ШКАС, дополнительно предусматривалась подвеска 8 пусковых установок РС-82. Согласно второму варианту, штурмовик должен был нести две синхронные пушки ШВАК и два синхронных пулемета ШКАС в сочетании с бомбовой нагрузкой 400 (в перегруз 600) кг.

Однако расчетный вес самолета оказался больше, чем у Ил-2, а ожидаемые летные данные ниже. Возникли сложности и с реализацией привода воздушного винта через длинный вал. Кроме того, командование ВВС настаивало на необходимости выпуска двухместных штурмовиков. В итоге работы над МШ были прекращены.

На базе Ил-2 предпринимались попытки создавать и машины иного предназначения.

В 1943 году в войска поступила партия разведчиков-корректировщиков Ил-2 КР. От серийного штурмовика самолет отличался составом оборудования, устройством топливной системы и изменениями в схеме бронирования. На самолете установили более мощную радиостанцию, в хвостовой части разместили фотоаппарат АФА-И. Внешне разведчики отличались только антенной радиостанции на козырьке фонаря кабины.

Опыт воздушных боев, в которых летчикам Илов периодически удавалось уничтожать бомбардировщики и транспортные самолеты противника, послужил поводом для появления постановления ГКО № 3336 от 17 мая 1943 года, предписывающего «…считать необходимым часть самолетов Ил-2 превратить в истребители с ограниченной скоростью пикирования, для чего уменьшить полетный вес самолета Ил-2, сняв с него бомбовую нагрузку, PC, пулеметы ШКАС, превратить его из двухместного в одноместный и улучшить его аэродинамические свойства…»

Уже в июле 1943 года истребитель-бомбардировщик Ил-2И был передан на государственные испытания. Одноместный самолет имел усиленную конструкцию крыла, внутренние узлы подвески, пусковые установки РС и пулеметы сняли, оставив только две 23-мм пушки ВЯ-23 и возможность подвески двух 250-кг бомб. Однако скорость самолета лишь незначительно превысила скорость штурмовика, составив 415 км/ч на высоте 1300 метров. Фактически Ил-2И мог бороться только с такими типами бомбардировщиков люфтваффе, как Не.111 или Ju.87, в то время как более современные Ju.88 и Do.215 легко уходили от атаки. Тем более не мог Ил-2И вести эффективный бой с истребителями противника, при этом из-за сокращения номенклатуры вооружения утратил и способность наносить удары по наземным целям. На основании всего изложенного развитие проекта Ил-2И сочли нецелесообразным.