Боекомплект пушек НС-37 на Ил-2 устанавливался по 50 снарядов на ствол, бомбовая нагрузка — 100 кг в нормальном варианте и 200 кг в перегрузочном. Два пулемета ШКАС в крыле и пулемет УБТ у стрелка сохранялись, а ракетные орудия с самолета снимались.

К концу апреля заводчанам удалось построить пять Ил-2 АМ-38ф с пушками НС-37, один из которых (зав. №302349) 27 мая поступил в НИИ ВВС для проведения государственных испытаний.

Значительно раньше, 25 декабря 1942 г., аналогичное задание получил и А.С. Яковлев. Вместо Як-7-37 предлагалось построить и затем внедрить в массовую серию противотанковый вариант более совершенного истребителя Як-9 М-105пф с лучшими, чем у «семерки», летными данными. Опытный экземпляр такого самолета (боекомплект к пушке 30—32 снарядов) в период с 10 января по 4 марта 1943 г. успешно прошел полигонные и летные испытания, после чего под обозначением Як-9Т (танковый) был запущен в серийное производство на авиазаводе №153 в Новосибирске.

Кроме этого, 21-й авиазавод к концу 1942 г. построил 15 самолетов ЛаГГ-3 с пушкой НС-37. Войсковые испытания истребителя проходили на Калининском фронте с 21 апреля по 5 июня 1943  г. в составе 21-го иап майора И.М. Нестоянова. В 174 самолето-вылетах летчики полка провели 12 воздушных боев и 15 штурмовок. Было уничтожено три самолета в воздухе, три паровоза и восемь автомашин. Летчики отмечали, что при стрельбе из НС-37 в воздухе самолет раскачивается, а «после 4—5 выстрелов наведение самолета сбивается». В отчете по испытаниям делался вывод, что боевое применение ЛаГГ-3 с 37-мм пушками НС-37 еще раз подтвердило эффективность использования истребителей, вооруженных крупнокалиберными пушками, для уничтожения бомбардировщиков и других самолетов противника, а также для действий по наземным целям (железнодорожные эшелоны, паровозы, мотомехколонны, автотранспорт и т.д.).

Авиационная пушка НС-37 калибра 37 мм.

Патронная лента 37-мм пушки НС-37. Рядом — лента 12,7-мм пулемета УБ.

Схема установки пушки НС-37 на самолете Ил-2 АМ-38ф.

Пушечная установка НС-37 на самолете Ил-2 АМ-38ф.	Истребитель ЛаГГ-3 с пушкой НС-37.

Поставив на вооружение противотанковые варианты истребителей и штурмовиков Ил-2, советское командование всерьез рассчитывало в летней кампании 1943 г. сокрушить бронированный «зверинец» вермахта. Однако реальность оказалась более чем приземленной.

Проведенные в НИИ АВ полигонные испытания показали, что стрельбу с самолета Ил-2 из пушек НС-37 можно было вести только очередями длиной не более 3—4 выстрелов, так как из-за несинхронности в работе пушек и сильной отдачи самолет сбивался с линии прицеливания. Поправка в прицеливание была возможна только после короткой очереди в 2—3 снаряда.

При стрельбе из одной пушки попасть в цель можно было только первым выстрелом, так как штурмовик разворачивался в сторону стреляющей пушки, и поправка в прицеливание становилась практически невозможной.

Эффективность стрельбы в воздухе из НС-37 с самолета Ил-2 по немецким танкам характеризовалась тем, что 52% попаданий снарядов по среднему танку и 73% попаданий по легкому танку выводили последние из строя. При этом попадания в танки были получены лишь в 43% вылетов, а число попаданий к израсходованному боекомплекту составило 3%.

Полигонные стрельбы с самолетов Ил-2 и ЛаГГ-3 с НС-37 в воздухе по тяжелому немецкому танку Pz.VI, проведенные 11 мая 1943 г. на танковом полигоне НИИ БТ КА в Кубинке, показали низкую эффективность снарядов этой пушки против новейшего танка вермахта. Летали летчики-испытатели НИИ АВ капитаны Кусакин и Кравченко.

В 35 выстрелах с ЛаГГ-3 было зафиксировано три попадания, из которых зачетным оказалось лишь одно — снарядом была пробита крыша. С самолета Ил-2 осуществили 55 выстрелов и получили одно единственное попадание, признанное зачетным (разбита гусеница).