Один из первых серийных Ту-2 но войсковых испытаниях в 3-й ВА, сентябрь 1942 г.
Заключение по самолету гласило: «В самолете Ту-2 с двумя моторами М-82 правильно разрешена тактическая схема современного бомбардировщика. Его положительными боевыми свойствами являются:
1. Большая бомбовая нагрузка при достаточном радиусе действия.
2. Наличие моторов воздушного охлаждения.
3. Хорошая огневая схема, являющаяся эффективной при установке тяжелых пулеметов и пушек.
4. Экипаж 4 чел. и его размещение, обеспечивающее надежно боевую работу штурману и летчику.
5. Возможность полета на одном моторе.
6. Легкость освоения летным составом после самолета Пе-2...
Благодаря наличию моторов воздушного охлаждения самолет Ту-2 имеет повышенную живучесть по отношению однотипного самолета с моторами жидкостного охлаждения (напр. Пе-2). Однако живучесть самолета Ту-2 значительно снижается уязвимостью бензосистемы и системы гидравлики...»
Моторы М-82 в процессе испытаний Ту-2 работали надежно. Температурные режимы, как правило, сохранялись в пределах нормы. Во второй части испытаний на отдельных моторах наблюдалась тряска. Причинами тряски являлись: преждевременный выход из строя свечей ВГ-12 (через 10-12 часов), биение коков винтов из-за плохой балансировки и быстрого износа центрирующих колец, нарушение регулировки зазоров газораспределения ранее гарантированных заводом сроков на одном моторе через 20 часов вместо 50-ти.
При этом моторы работали в довольно щадящем режиме. Даже взлеты с наружной подвеской 2-х ФАБ-1000 производились с бетонной дорожки аэродрома Мигалово без форсажа, что увеличивало длину разбега до 1200-1300 м.
Испытаниями была установлена относительно большая длительность подготовки самолетов к боевому вылету главным образом по причине ненадежности электроинерционного самопуска РИМ-24, который при температурах воздуха ниже +10°С не обеспечивал запуск моторов. Подготовка к повторному вылету осложнялась процессом заправки горючим. Неудовлетворительная работа бензиномеров и пропускание обратных клапанов заставляли заливать бензобаки горючим полностью, а затем сливать его до требуемого количества.
Полученные при испытаниях данные расходов горючего в основном подтверждали результаты испытаний, проведенных в НИИ ВВС. Расход горючего у ведомых самолетов превышал на 7-8% расход ведущего самолета.
Управление секторами нормального газа в кабине летчика требовало больших усилий, что делало почти невозможным полет в строю на близких дистанциях.
Испытания показали исключительно трудный подход к агрегатам, расположенным на задней крышке картера мотора, что удлиняло время монтажа и демонтажа агрегатов, устранение дефектов на них. Так, например: замена прокладки агрегата тройного привода потребовала около 6 часов, а подтяжка гаек крепления РИМ-24, ГС-1000 и ПЦН требовала слива масла и снятия масляного бака.
В качестве недостатка отмечалась также незащищенность агрегатов ВМГ, расположенных между задней крышкой картера мотора и противопожарной перегородкой.
В целом Ту-2 получил положительную оценку, но отчет по испытаниям был утвержден Главным инженером ВВС КА А.К. Репиным только 11 октября 1942 года. А 7 октября было принято постановление ГКО №2378 «Об увеличении выпуска самолетов-истребителей», согласно которому производство самолетов Ту-2 на заводе №166 в Омске прекращалось, правда с сохранением оснастки, а вместо него организовывался серийный выпуск истребителей Як-9. Одновременно на заводе №381 вместо штурмовиков Ил-2 ставилось производство самолетов Ла-5. Такими решительными мерами ГКО пытался исправить положение с нашей истребительной авиацией.
Надо отметить, что на самолетах Ла-5 к зиме проблема запуска мотора М-82 при низких температурах была частично решена: на входе капота установили передние жалюзи, отсутствовавшие на самолетах первых серий, отеплили ВМГ, ввели хорошо зарекомендовавшую себя ранее систему разжижения масла бензином и предусмотрели возможность подогрева мотора лампами АПЛ-1. Параллельно ЦИАМ, ЛИИ и НИИ ВВС разрабатывали разные варианты систем холодного запуска без предварительного подогрева, лучшую из которых предстояло выбрать сравнительными испытаниями.
Но главной задачей в это время стало повышение летных характеристик Ла-5. ОКБ Лавочкина только в октябре вернулось из Тбилиси, до этого на помощь ему НКАП направлял на завод №21 всех конструкторов, каких мог наскрести в других, менее важных местах. С новыми силами ОКБ принялось за облегчение самолета и устранение выявленных недостатков. Но главные надежды были связаны с повышением мощности мотора. И эти надежды были небеспочвенными.