Одновременно в одноместный дорабатывался и второй экземпляр БШ-2, который готовился как эталон для серийного производства. Государственные испытания самолет (уже под обозначением Ил-2) с мотором АМ-38 проходил с 28 февраля по 20 марта 1941 г.
Бензобаки Ил-2 имели протектор. Для снижения вероятности пожара при прострелах бензобаков на самолете была смонтирована система заполнения их углекислотой. Баллон емкостью 2 л, наполненный жидкой углекислотой под давлением 150 атм, располагался в фюзеляже в закабинном отсеке и соединялся трубопроводами с каждым из бензобаков. Запорный кран углекислотной установки открывался летчиком после взлета и набора высоты и оставался открытым на протяжение всего полета.
Изменили распределение толщины брони бронекорпуса: передняя часть – 4-5 мм, кабинный пояс – 5-6 мм, задняя стенка – 12 мм.
Кроме того, в серии на лобовой части фонаря кабины предполагалось установить бронестекла толщиной 64 мм, за головой летчика – заголовник из прозрачной брони толщиной 55 мм, а на подвижной части фонаря – боковины из 6-мм брони.
По летно-боевым данным Ил-2 АМ-38 превосходил БШ-2 АМ-35. Горизонтальная и вертикальная скорости возросли, маневренность повысилась. Взлет и посадка стали более простыми. Считалось, что бронекорпус Ил-2 обеспечит надежную защиту от бронебойных пуль нормального калибра и частично от крупнокалиберных пуль 12-13 мм. Несмотря на выявленные недостатки, в акте от 16 апреля делался вывод, что Ил-2 АМ-38 «по вооружению и летно-техническим данным вполне отвечает требованиям, предъявляемым к самолету поля боя».
Отметим, что параллельно в ОКБ П.О. Сухого создавался одноместный бронированный штурмовик Су-6 с мотором М-71. Как следует из документов, его схема бронирования рассчитывалась уже на защиту от крупнокалиберных бронебойных пуль 12-13 мм. Броневая кабина Су-6 (объект «82») была разработана 9-м отделом НИИ-48 и там же собрана. Она изготавливалась из гомогенной брони с толщиной стенок от 6 до 15 мм. Общий вес брони достигал 566 кг.
Со стороны задней полусферы летчик защищался бронеспинкой толщиной 15 мм, бронезаголовником (15 мм) и броненадголовником (10 мм сверху и 8 мм с боков). Туловище прикрывалось бронебоковинами, каждая из которых состояла из двух сварных частей: боковой толщиной 8 мм и части, примыкающей к бронеспинке, толщиной 15 мм. Боковины крепились к бронеспинке на болтах. Защита летчика снизу обеспечивалась бензобаком, расположенным под полом кабины в броневой коробке. Коробка имела толщины: снизу – 6 мм, спереди и сзади – 15 мм, с боков – 8 мм. Спереди в козырьке летчика была установлена вертикальная плита из прозрачной брони толщиной 65 мм. Шпангоуты и обшивка отсека фюзеляжа имели броневую защиту из Cr-Мо 2-мм стали.
