В ходе испытаний пришлось заменить маслоуплотнитель носка вала редуктора мотора, регулятор давления наддува, прокладки под всасывающими патрубками (для чего был демонтирован карбюратор), дважды заменили весь комплект свечей и один раз свечи внешнего ряда. Из-за течи по сварке трижды ремонтировались маслобаки и по одному разу водяная труба, подводящая охлаждающую воду к левому блоку цилиндров мотора от помпы, и бензотрубка, подводящая горючее к карбюраторам. Одновременно были отремонтированы все карбюраторы и коллекторы нагнетателя.

Работы по устранению недостатков и дефектов выявили непродуманность конструкции винтомоторной группы с точки зрения удобства эксплуатации. Например, для того, чтобы снять водяную трубку пришлось демонтировать блоки мотора, выхлопные патрубки и левый маслобак, а затем установить их на свои места. Замена трубопровода, подводящего горючее к карбюраторам, потребовала полного демонтажа всасывающей трубы нагнетателя и карбюратора. Испытатели отмечали трудную замену свечей внутренней стороны и особенно проводников к свечам. На их замену затрачивалось до 5-6 часов. Трубки, подводящие воду к блокам, имели слишком большую длину (без технологических разъемов), что серьезно усложняло их замену и ремонт.

В общем, проблем с мотором хватало с избытком, но бригаде НИИ ВВС все же удалось отлетать программу испытаний почти в полном объеме.

В первую очередь определялись летно-технические данные Ил-АМ-42 (экз. № 1) в варианте штурмовика-бомбардировщика и только затем — в варианте разведчика-корректировщика. Как показали полеты, основные данные нового самолета заметно превосходили Ил-2, хотя, по мнению военных, уже не отвечали в полном объеме современным требованиям.

При нормальном полетном весе 7260 кг (600 кг бомб на внутренней подвеске) максимальная скорость полета оказалась равной 472 км/ч на высоте 2500 м и 428 км/ч - у земли. Вертикальная скорость у земли не превышала 6,7 м/с, а на высоте 1000 м - 7 м/с. Разбег самолета с отклоненными на 17° щитками и с форсажем мотора составил 435 м. Пробег при посадочном весе 5900 кг с применением тормозов и отклонением щитков на 45° оказался в пределах 465 м. При этом посадочная скорость равнялась 136 км/ч.

Разведчик-корректировщик на всех высотах летал на 8 км/ч быстрее штурмовика-бомбардировщика. Примерно на 22% была выше скороподъемность и на 11% горизонтальная маневренность. Лучшими были и взлетно-посадочные характеристики. При этом из-за непостоянства наддува в полете при работе мотора, его тряски и выработки ресурса (к моменту начала полетов в варианте "следопыта" остаток ресурса составлял 4-5 часов) измерить скороподъемность выше границы высотности не удалось.

Оборонительная установка ВУ-8 с пулеметом УБК на Ил-АМ-42, 1-й экземпляр на Государственных испытаниях, 1944г.

При всех вариантах полетного веса центровка самолета (шасси выпущено) находилась в пределах от 19,9% САХ (пустой самолет) до 23,3% (перегрузочный вариант с 1000 кг бомб).

Максимальная техническая дальность полета на высоте 1000 м и скорости 308 км/ч составила 820 км — на 155 км больше дальности полета Ил-2 АМ-38ф. При этом отмечалось, что дальность полета второго экземпляра Ил-АМ-42, на котором установлены бензобаки емкостью 1020 л, увеличится до 980 км.

По своим пилотажным свойствам Ил-АМ-42 оказался достаточно простым и легким в управлении. В сравнении с Ил-2 новый самолет обладал значительно лучшей продольной устойчивостью и управляемостью, что упростило технику пилотирования, особенно на виражах и бреющих полетах. Летчики-испытатели отмечали, что Ил-АМ-42, в отличие от Ил-2, "на вираже позволяет значительно выбирать ручку руля высоты на себя, для уменьшения радиуса виража". Пикировал самолет устойчиво. Просадка на выводе оказалась несколько больше, чем у серийного Ил-2. Сила отдачи при стрельбе из пушек почти не сказывалась на пилотировании самолетом и прицеливании. Маневренность Ил-АМ-42 в вертикальной и горизонтальной плоскости оказалась почти такой же, как у серийной "двойки", даже несколько хуже, и считалось недостаточной для условий боевых действий завершающего периода войны. Тем не менее, в целом самолет оставил у военных летчиков-испытателей хорошее впечатление. "Специального переучивания летного состава для перехода с Ил-2 не требует", — указывалось в отчете по испытаниям.

Для улучшения пилотажных качеств машины летчики предлагали на руль поворота установить триммер, а на элероны "наклепать ножи для регулировки от подваливания".

Помимо неудовлетворительной работы мотора АМ-42, указывался и ряд других недостатков, отнесенных специалистами института к разряду основных.

В частности, для самолета боя (Так в тексте. Прим. ВВС) представлялось обязательным наличие системы заполнения бензобаков нейтральным газом. На Ил-АМ-42 такая система имелась, но на государственные испытания она не предъявлялась, так как не была доведена до рабочего состояния.

Схему бронирования Ил-АМ-42 специалисты НИИ ВВС оценили как не отвечающую современным требованиям. Соответствующее заключение начальник 8-го отдела института инженер-полковник Лагутин утвердил 24 марта. В качестве особо уязвимых мест указывались задняя бронеперегородка штурмана-стрелка (толщина 12 мм) и моторная часть снизу-сбоку (толщина 4 мм). Боевой опыт показал, что именно эти места бронекорпуса Ил-2 наиболее часто поражаются огнем противника. Предлагалось усилить эти участки путем перераспределения толщины брони при сохранении веса брони на прежнем уровне. Для этого рекомендовалось "снять с корпуса ...передние броневые детали за втулкой винта, уменьшить с 5 до 2,5 мм толщину деталей пояса кабины летчика в местах примыкания крыла к фюзеляжу". Кроме этого, требовалось заднюю перегородку штурмана установить по образцу 2-го экземпляра Ил-АМ-42, то есть, сделать экранированной - две бронеплиты по 8 мм, и обеспечить защиту головы штурмана бронестеклом.