Следующим шагом к улучшению машины было установить на нее двигатели АШ-83ФН мощностью 1900 л.с. Новые моторы поставили все на тот же 716-й самолет и облетали его 18 марта 1945 года. Главным пилотом-исследователем был А.Д. Перелет, а главным инженером — М.М. Егоров. На испытаниях самолет показал следующие характеристики:

Взлетная масса: 10500 кг

Максимальная скорость: 605 км/ч на высоте 6780 м

Потолок: 10600 м

Скороподъемность: 5000 м за 7,2 мин.

Дальность полета: 2365 км (расчетная).

Истребитель Ту-1 («63 П») с двигателями М-43 в на заводских испытаниях в 1947 году.

В августе 1945 года Ту-2 «716» с двумя двигателями АШ-83ФН отдали на завод с целью учесть в его конструкции высказанные в ходе испытаний замечания. Новый цикл испытаний начался 19 августа 1946 года. Официально государственные испытания длились с 22 августа по 21 ноября 1946 года. Хотя результаты были многообещающие, в серию машина не пошла. Во-первых, моторы АШ-83 серийно не выпускались, а, во-вторых, поршневые машины уже были не актуальны.

В конце 1945 года в порядке эксперимента на Ту-2 с номером 23/35 попытались установить двигатели М-93. Однако этих двигателей КБ Туполева не получило и в апреле 1947 года работы над Ту-2 2М-93 прекратили.

В феврале 1948 года на заводе № 116 на базе серийных Ту-2 (7/57 и 7/57) установили систему антиобледенения. Испытания обоих самолетов продолжались с 19 февраля по 23 марта 1948 года. Результаты были настолько многообещающими, что подобную систему решили установить на все серийные самолеты.

Удачная конструкция Ту-2 позволила создать на его базе множество вариантов. Среди них следует упомянуть:

Дальний бомбардировщик — консоли крыльев нарастили съемными оконцовками, самолет оснастили автоматом курса АК-1;

Пикирующий бомбардировщик — самолет оснастили аэродинамическими тормозами;

Разведывательный самолет — в бомбоотсеке установили фотоаппаратуру и дополнительный топливный бак;

Учебный самолет — на месте штурмана установили второй комплект органов управления.

Истребитель Ту-1 («63П») с двигателями М-43 В на заводских испытаниях в 1947 году.

О создании разведывательного варианта Ту-2 Туполев начал думать уже в 1942 году, когда самолет еще выпускался на заводе № 166. К этому времени в распоряжении конструктора появилась более совершенная фотоаппаратура и аэронавигационное оборудование. Работы над разведывательной модификацией длились с 1942 по 1946 год и только в 1947 году на заводе № 23 собрали Ту-2Р, ставший прототипом серии. Самолет отвечал предъявляемым к нему требованиям и был принят на вооружение под обозначением Ту-6.

Однако пока шла война, разведчик требовался немедленно. Поэтому весной 1942 года коллектив Туполева быстро создал такой самолет. В бомбоотсек стандартного Ту-2 установили фотоаппараты АФА-3с и дополнительный бензобак. В июне 1942 года макет разведывательного Ту-2 получил одобрение.

Торпедоносец Ту-2Т на объединенных заводских и государственных испытаниях, 1947 год.

Батарея us 88 ППШ-41 в бомбовом отсеке Ту-2 («13/41»), февраль 1946 года.

Завод № 166 до декабря 1942 года должен был выпустить пять разведчиков, но до этого срока 2-й ДРАП (Дальний разведывательный авиаполк) получил только три машины. Это были самолеты с серийными номерами 508, 601 и 603. На первых двух стояло по одному фотоаппарату, закрепленному неподвижно. На «603» стояли два АФА-3с/50, смонтированные на подвижных станках. Одна из фотокамер могла отклоняться влево, а другая — вправо на 7(. Благодаря этому удавалось увеличить угол охвата. На самолете с двумя фотокамерами не было дополнительного бензобака.

Все три самолеты успешно прошли войсковые испытания в составе 2-го ДРАП, длившиеся с 30 декабря 1942 по 21 января 1943 года на Калининском фронте.

В ходе дальнейшего совершенствования конструкции, на серийном Ту-2 с серийным номером «406» опробовали другие нововведения. В передней части бомбоотсека установили дополнительный бензобак, а за ним две сопряженные фотокамеры АФА-3с/50. Их объективы могли отклоняться влево и вправо на 9грЗОмин. Машина успешно прошла испытания в конце 1943 года.

С августа по октябрь 1943 год в 47-м ГАПДР (гвардейский авиаполк дальней разведки) в качестве разведчиков использовали серийные Ту-2 с двигателями М-82. В полевой мастерской машины оснастили фотокамерами АФА-33/50, установленными в задней части бомбоотсека. В этом же полку в мае 1944 года проходил испытания прототип, разработанный на заводе № 166. На серийную машину (серийный номер «304») с двигателями АШ-82ФН, установили подвесной топливный бак и фотокамеру АФА-33/50. Благодаря наружной подвеске фотокамеры имелась возможность проводить двухмерную съемку поверхности. Подвесной бак увеличивал дальность полета до 2130 км.

После удачных испытаний прототипа «304», его рекомендовали к серийному выпуску. Однако были высказаны пожелания, какие следовало учесть к 1945 году. Улучшенный самолет создали на базе серийной машины «1/36», переделанной на заводе № 23. Самолет нес следующее дополнительное оборудование:

Фотокамеру АФА-33с/50, установленную в бомбоотсеке на неподвижном станке, фотокамеру АФА-33с/100 на качающемся универсальном станке АКА-ФАЙ-156. Объектив камеры АФА-33с/ 100 выступал за силуэт фюзеляжа и был прикрыт легким обтекателем.

В кабине радиста на неподвижном станке ОКБ-156 установили фотокамеру для ночной съемки НАФА-3с. Этой камерой можно было делать снимки под углом 0,5(, 10(, 15(, 20(и 25(к горизонту. Вместо НАФА-3с можно было поставить АФА-ИМ или НАФА-19.

В бомбоотсеке установили дополнительный бензобак, емкостью 650 л.