Первые два бомбардировщика планировалось выпустить в сентябре, в октябре – 5, в ноябре – 10 и в декабре 1943 г. – 15. Для выполнения плана со 166-го завода и из ВВС в Фили передали пять Ту-2. Кроме этого, из Омска поступило четыре фюзеляжа и восемь центропланов, десять комплектов крыльев и восемь – оперения. Но все они потребовали доработок и изготовления дополнительно 2000 новых деталей.

Для сдачи машин заказчику не хватало двигателей, и на первые Ту-2С пришлось ставить М-82ФН, оставшиеся от Ил-4, но без помп и с другой редукцией воздушного винта. В ноябре завод № 19 отгрузил в Фили десять моторов с необходимой редукцией. К этому времени 23-й завод имел лишь 12 двигателей, установленных на Ту-2С. После поступления на вооружение этой машины Ту-2 омского завода постепенно переводились в учебные, причем некоторые экземпляры переделывали в учебные спарки УТу-2.

В июне 1944 года был построен самолет № 16/7, в котором учли дефекты, отмеченные в акте по результатам государственных испытаний машины № 716. От машины № 18/11, испытанной в декабре 1944 года, самолет № 16/7 отличался увеличенной с 5,32 до 5, 79 м2 площадью вертикального оперения, установкой автоматата дозарядки гидроаккумулятора и усиленного хвостового колеса, герметизированным фонарем кабины пилота. На борту машины появился и доработанный бомбоприцел ОПБ-1Д, который благодаря автоматическому учету высоты и скорости полета позволял производить прицельное бомбометание без соблюдения заранее рассчитанного режима полета в диапазоне высот от 600 до 6000 метров при скорости ветра до 100 км/ч и путевой скорости самолета от 200 до 600 км/ч.

Ведущими по самолету были инженер В.А. Шубралов и летчик М.А. Нюхтиков. Самолет облетали летчики-испытатели НИИ ВВС П.М. Стефановский, В.И. Жданов, И.П. Пискунов и М. Субботин, штурманы – Старых, Н.П. Цветков и Литвинчук.

В ходе испытаний был выполнен полет по маршруту Чкаловская – Саратов – Чкаловская со сбросом 1000 кг бомб на полигоне в районе Саратова. При взлетном весе 11 720 кг, 1960 кг топлива дальность полета получилась 2065 км.

Ту-2С завода № 23

К тому времени опыт боевого применения Ту-2 показал, что бомбардировщик был уязвим от атак истребителей противника снизу передней полусферы. В связи с этим Туполев принял решение установить дополнительную огневую точку для нижней полусферы самолета и попросил командование НИИ ВВС определить наиболее незащищенные зоны передней полусферы, необходимые для установки дополнительного оборонительного вооружения. Для этого в феврале 1945 года летчик-испытатель И.Е. Голофастов, летавший на истребителе Bf 109G-6 и проведший воздушный бой с Ту-2 № 16/7, отмечал:

«Атаки Ме-109Г-6 возможны спереди под углами к продольной оси самолета от 20 до 60 градусов и снизу с кабрирования под углами 30–50 градусов. Прицельные атаки возможны только одной очередью, при этом уход истребителя возможен без поражения. Атаки спереди-сбоку для истребителя вполне возможны, но несколько сложнее, чем атака на одной высоте сбоку. При атаках снизу-сбоку под углами кабрирования 30 градусов и более экипажу бомбардировщика трудно заметить атакующего.

Атаки сзади-снизу возможны под углами 20–50 градусов относительно продольной оси бомбардировщика. При всех атаках огонь открывался с дистанции 200–600 м.

Атаки Ту-2 в задней полусфере лучше всего вести сзади-сбоку с кабрирования, учитывая расположение оружия на бомбардировщике».

В заключении Акта по результатам государственных испытаний, завершившихся 23 февраля 1945 года, рекомендовалось конструктивные изменения внедрить в серию, за исключением воздушных винтов АВ-5В-21А, увеличивавших разбег. Там же отмечалось, что «несмотря на многократное выявление одних и тех же дефектов по самолету Ту-2 при испытаниях в ГКНИИ ВВС и эксплуатации в строевых частях большинство дефектов остается до сих пор не устранено».

В связи с этим в марте 1945 года два серийных Ту-2 (№1/44 и № 2/44) предъявили на контрольные испытания, которые они не выдержали. Позже, в июне 1946 года, Совет министров СССР обязал авиационную промышленность изготовить десять эталонных машин с устранением всех отмеченных к тому времени дефектов и предъявить их на контрольные испытания.

В результате доработок в самолет внесли 142 изменения, основными из которых были герметизация носовой части фюзеляжа и носовых частей центроплана, установка усиленных колес, пылевых фильтров на всасывающих патрубках, флюгерных воздушных винтов и электрофицированной стрелковой установки ВЭУ-1 у стрелка-радиста. В итоге, например, на машине № 38/49 при полетном весе 10 900 кг максимальная скорость на высоте 5460 м достигла 550 км/ч, а время набора 5000 м сократилось до 10,3 минут, потолок составил 9350 м, разбег и пробег – соответственно, 465 и 875 м.

В заключении НИИ ВВС по результатам испытаний десяти самолетов отмечалось, в частности:

«Летные характеристики модифицированных Ту-2 соответствуют техническим условиям на их поставку ВВС.

Считать необходимым внедрить на всех Ту-2 конструктивные и производственные изменения, выполненные на испытанных 10 самолетах…»

Осенью 1945 года в НИИ ВВС испытали Ту-2 № 23/35 завода № 23, на котором для повышения максимальной скорости на высотах между 1-й и 2-й границами на двигатели АШ-82ФН-312Т установили трехскоростной нагнетатель завода № 29. В сумме это дало прирост мощности на 300 л.с. на 2-й границе высотности, а скорость возросла на 20 км/ч и достигла значения 536 км/ч.

В июльском 1946 года постановлении Совета министров СССР отмечалось:

«Считать важнейшей задачу опытно-конструкторских работ по отработке Ту-2… Поручить Главному конструктору т. Туполеву отработать двухмоторный серийный бомбардировщик Ту-2 с моторами АШ-82ФН, устранив дефекты, выявленные при эксплуатации самолетов в частях ВВС и при испытании в НИИ ВВС, для чего директору завода № 23 т. Третьякову и т. Туполеву закончить доводку 10 самолетов на заводе № 23 и передать их на контрольные испытания 15–20 июля сего года».

Спустя два месяца завершились заводские испытания Ту-2 № 5/48 с двигателями АШ-82ФН и четырехлопастными воздушными винтами АВ-9ФВ-21 диаметром 3,1 м. В ходе испытаний зафиксировали на 13 км/ч большую скорость, чем у бомбардировщика с трехлопастными винтами.

В 1948 году, после внесения в Ту-2 большого количество изменений, включая замену воздушных винтов флюгерными, антиобледенительные устройства, аппаратуру слепой посадки. При этом изменилась центровка и, соответственно, капотажный угол самолета. По требованию НИИ ВВС в хвостовой части фюзеляжа разместили центровочный груз. Когда эта информация дошла до Министерства авиационной промышленности СССР, то с Уланского переулка в Москве поступило предложение заменить этот груз электрофицированной стрелковой установкой ВЭУ-1 с пушкой Б-20 калибра 20 мм.

В 1946 году ВЭУ-1 выдержала государственные испытания на Ту-2С № 25/40 и была запланирована к комплектации на серийных бомбардировщиках завода № 23. В связи с этим директора Иркутского завода № 39 обязали в феврале 1949 года предъявить один Ту-2 с этой установкой и новым оборудованием на испытания.