Поскольку развертывание производства самолета Ил-2 на авиазаводах НКАП проходило одновременно с государственными испытаниями, то процесс освоения в серии шел неудовлетворительно. Наилучших результатов добился воронежский 18-й авиазавод им. К.Е. Ворошилова. В конце февраля 1941 г. в цехах завода началась сборка первых серийных штурмовиков Ил-2, а 1 марта головная машина поступила на заводскую летно-испытательную станцию. К середине марта был построен второй серийный "Ил".
Интересно отметить, что с целью отладки технологического процесса мон- тажей на самолете в отсутствии на заводе бронекорпусов, местные умельцы изготовили из котельного железа точную копию бронекорпуса Ил-2 и затем выполнили сборку первого макетного штурмовика.
Утром 10 марта (за десять дней до окончания государственных испытаний опытного Ил-2) головной серийный "Ил" под управлением начальника ЛИС завода м-ра К.К.Рыкова ушел в свой первый испытательный полет – два круга над аэродромом с выпущенными шасси. Через несколько часов К.К.Рыков выполнил еще один полет, теперь уже с убранным шасси.
Первый серийный Ил-2 был вооружен двумя модифицированными 23-мм пушками МП-6, а второй "Ил" – двумя пушками ВЯ-23. Оба типа пушек имели ленточное питание и боезапас по 150 снарядов на каждую пушку. На третьей серийной машине устанавливались две пушки ШВАК, на четвертой – две 23-мм пушки Салищева-Галкина СГ-23 (ЦКБ- 14 НКВ) и начиная с пятой машины – только пушки ШВАК (по 210 снарядов на ствол).
Кроме этого, на всех серийных "Илах" сохранялись два пулемета ШКАС (1500 патронов) и усиливалось ракетное вооружение – 8 РО-132 (или РО-82). Бомбовая нагрузка в серии осталась прежней – 400 кг (в перегрузку – 600 кг).
По сравнению с опытным самолетом, проходившим государственные и заводские испытания, на серийных Ил-2 установили козырек фонаря кабины летчика из прозрачной брони типа К-4 (вместо плексигласа) толщиной 64 мм, а на подвижной части фонаря – плексиглас и металлические боковины. При этом боковые передние стекла подвижной части сдвигались, что давало возможность открывать замок фонаря снаружи. Прозрачную броню установили также и за головой летчика, так как фонарь кабины серийных "Илов" стал замыкаться коротким прозрачным обтекателем, вместо непрозрачного. Общий вес бронедеталей составил 780 кг.
В таком виде, практически без особых изменений, одноместный Ил-2 выпускался до окончания своего серийного производства.
Изменения в основном были связаны с устранением некоторых конструктивных дефектов штурмовика, улучшения отдельных его узлов и агрегатов, совершенствования бортового оборудования, усиления бронирования и вооружения, а также изменений, связанных с адаптацией технологического процесса к местным условиям производства и т.д.
С 5 по 21 июня 1941 г. в НИИ ВВС проходил государственные контрольные испытания серийный Ил-2 (зав. №182402) с пушками ШВАК постройки
завода № 18 (ведущий инженер Н.С.Куликов, ведущий летчик-испытатель А.К. Долгов, совершено 23 полета с общим налетом 16 часов). По сравнению с опытным "Илом", скорость серийного Ил- 2 у земли и на высоте 2500 м при полетном весе 5336 кг стала несколько выше – 423 км/ч и 451 км/ч соответственно, а длины разбега и пробега уменьшились до 410 м и 360 м соответственно. Время подъема на высоту 5000 м увеличилось до 10,6 мин.
У большинства серийных машин, специальным образом не готовившихся к контрольным государственным испытаниям, летные данные были несколько снижены. Взлетный вес доходил до 5750-5873 кг, максимальные скорости у земли не превышали 372-382 км/ч, а на расчетной высоте 2500 м – 391 -412 км/ ч. В лучшем случае скорость у земли могла достигать – 419 км/ч.
Кроме того, летные данные Ил-2 в значительной степени зависели и от варианта наружной подвески бомб и реактивных снарядов, но в целом были вполне достаточными для боевого применения штурмовика.
Начиная с 21 марта 1941 г. в Ногинске в НИП АВ ВВС КА проводились сравнительные летные испытания первых серийных Ил-2, вооруженных 23-мм авиапушками ВЯ-23 и МП-6, имевших ленточное питание.
Вследствие серьезных конструктивных недостатков как самих пушек, так и их пушечных установок на штурмовике летные испытания затянулись до мая 1941 г. Обе пушки летные испытания прошли удовлетворительно, не показав особых преимуществ друг перед другом. Основные данные пушек также были практически одинаковыми. Госкомиссией дискутировалась лишь усиленная отдача при стрельбе из пушки МП-6. Была даже сделана попытка определить усилия отдачи обеих пушек, но она оказалась безрезультатной. Жалоб же у летчиков облета на увеличенную силу отдачи какой-либо из пушек при стрельбе в воздухе не было.
Тщательно взвесив все за и против, Госкомиссия рекомендовала пушку ВЯ- 23 к постановке на вооружение ВВС КА, как более современную и прогрессивную. Дело в том, что к этому времени репутация таубинской пушки была уже изрядно "подмочена". Освоение МП-6 в серийном производстве заводами НКВ шло с трудом – надежность (например, в противоотскочном механизме автоматики) и качество серийных пушек были никуда не годными. За все время серийного производства военной приемкой не было принято ни одной пушки МП-6… По этому поводу в начале мая на совещании у секретаря ЦК ВКП(б) Г.М.Маленкова в резкой форме обсуждался вопрос о серьезной доработке всех ранее выпущенных пушек МП-6 в отношении их надежности и технологичности. В результате МП-6 была снята с серийного производства, а приказом А.И.Шахурина No 462 от 21.05.41 г. Начальник 10-го Главного управления НКАП Б.Н.Тарасевич обязывался с ноября 41-го обеспечить выпуск всех Ил- 2 с двумя пушками ВЯ-23 с боезапасом по 150 снарядов на пушку: август – 25, сентябрь – 50, октябрь – 100 машин и с ноября – все самолеты.
