«200»-й показал хорошие летные данные. По максимальной скорости - 1062 км/ч на высоте 4500 м - он даже намного превзошел задание. Вместе с тем, дальность полета без подвесных баков на высоте 10000 м составила 1025 км вместо требуемых 1500 км, хотя дальность с подвесными баками соответствовала заданию-2000 километров. По пилотажным свойствам самолет практически не отличался от одноместных истребителей. Из конструктивных недоделок отметим неработоспособность бустерной системы при отрицательных перегрузках. Так, 25 августа после выдерживания 15 секунд перевернутого полета бустерное управление отказало. При выходе из перевернутого положения самолет непроизвольно перешел в крутую левую спираль, из которой был выведен лишь совместными усилиями обоих летчиков после уборки газа и выпуска воздушных тормозов. При этом скорость достигала 1018 км/ч по прибору, число М-0,986 и перегрузка около 5. Кроме этого, обнаружилась тряска самолета в полете с подвесными баками на скорости свыше М-0,82 и ненадежная работа вооружения при стрельбе на маневре с положительной перегрузкой.
Тем не менее, самолет получил удовлетворительную оценку. Вопрос, по мнению комиссии, был лишь в оснащении его РЛС. «Торий» госиспытаний на И-320 (Р-1) не прошел и на «200»-м работал весь период испытаний неустойчиво: из 19 заданий по испытанию «Тория» было выполнено только три. Конструкторы НИИ-17 уже начали работу над новыми РЛС: одноантенной «Коршун» (главный конструктор А. В. Слепушкин), и двухантенной «Изумруд» (главный конструктор В. В. Тихомиров). Габариты «Коршуна» и «Изумруда» были примерно такими же, как у «Тория», и это позволяло быстро оснастить самолет «200» любой из них. Решение приняли в пользу установки «Коршуна».
1 - подвижная антенна РЛС «Торий-А»
2 - главный блок РЛС «Торий-А»
3 - передний двигатель ВК-1
4 - рамка автоматического радиокомпаса АРК-5
5 - блоки приемника АРК-5 «Амур»
6 - блоки системы слепой посадки МРП-48 «Материк»
7 - патронные ящики
8 - индикатор РЛС
9 - дублирующий оптический прицел ПКИ
10 - катапультные кресла экипажа
11 - гидроцилиндр подвижной створки фонаря
12 - передний бак
13 - задний бак
14 - расходный бак
15 - блоки ответчика опознавания «Барий-М» и запросчика опознавания «Магний-М»
16 - антенна «Магния-М»
17 - задний двигатель ВК-1
18 - воздухопровод теплового антиобледенителя оперения
19 - бустер руля высоты
20 - антенна связной УКВ радиостанции «Клен» РСИУ-3
21 - антенна «Материка»
