Как и в случае с ДВБ-102, на советском «Москито» много неприятностей доставляли двигатели. За два месяца испытаний их меняли шесть раз. Главным дефектом ВК-107А был прорыв газов через верхнее уплотнение цилиндров, по этой причине двигатели не вырабатывали положенного моторесурса 100 часов. В то же время устройство охлаждения мотора нареканий не вызывало, поскольку температура охлаждающей жидкости не превышала допустимых пределов, с чем сталкивались создатели самолетов-истребителей. Проблемы с мотором начинались при полетах на высоте более 6000 м, когда падало давление масла, что было связано в том числе и с низким качеством уплотнителей (сальников).
Испытания не позволили сделать окончательное заключение по пулеметной установке «ДЭУ». Причин для этого было несколько, я позволю себе остановиться на трех из них. Это, прежде всего, недостаточная жесткость установки в горизонтальной плоскости, значительные величины динамического рассогласования прицела у штурмана и оружия, а также слабая электрическая мощность генераторов самолета, недостаточная для надежной работы пулеметной установки. Устранить рассогласование прицела и оружия так и не удалось, поскольку в составе установки «ДЭУ» отсутствовал один из важнейших элементов – вычислитель. Промышленность в те годы создать подобное устройство не смогла. Они появились позже, в процессе копирования американского бомбардировщика В-29 компании «Боинг».
Второй экземпляр пикирующего бомбардировщика Пе-2И «Москито»
Многие из выявленных в ходе испытаний дефектов были устранены на второй машине, построенной 30 апреля 1944 года. После окончания заводских испытаний дублер своим ходом отправили из Казани в НИИ ВВС. Однако во время перелета он потерпел аварию, что задержало начало государственных испытаний до 12 августа.
На дублере Пе-2И носовой пулемет УБК перенесли на левый борт под сиденье пилота, предусмотрев на его месте установку облегченной 20-мм пушки УБ-20. Допускалась наружная подвеска двух бомб калибра 250 или 500 кг, что позволило увеличить максимальную бомбовую нагрузку до 2000 кг. В систему управления рулем высоты ввели весовой балансир и пружину, что, однако, не привело к снижению усилий на штурвале и не улучшило управляемость. На воздушных винтах установили антиобледенительные устройства. Изменили нижнее остекление и расположение приборов у летчика. Уменьшили на 50 литров емкость бензобаков. Установили кассеты авиационных гранат ДАГ-10 для защиты задней полусферы. Радиостанцию перенесли из хвостового отсека к штурману и сняли один аккумулятор, заменив электрогенераторы более мощными. В таком виде вторая машина поступила в НИИ ВВС.
27 июля 1944 года оба Пе-2И начали второй этап государственных испытаний. Почти за три месяца было выполнено 49 полетов. Ведущими по испытаниям были инженер Г.В. Грибакин и летчик А.М. Хрипков. В облетах машины принимали участие штурманы Ромашко и Филиппов.