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.
Варианты бомбовой загрузки самолета Пе-2И
В акте по результатам второго этапа государственных испытаний, утвержденном 21 ноября 1944 года, отмечалось, что «самолет пикирует устойчиво под углами до 70 град. На виражах поведение самолета устойчиво… При выполнении глубоких виражей (60–65 град.) на штурвале возникают ощутительные нагрузки. Выполнение предельного виража является трудным и требует для сохранения высоты и выдерживания скорости навыка и тренировки…
Самолет пилотируется на одном моторе с полетным весом около 9000 кг на высотах до 5000 метров с затяжеленным винтом неработающего мотора. С незатяжеленным винтом при этом же весе самолет пилотируется на одном моторе на высотах до 2000 метров… При полете на одном моторе нагрузки полностью снимаются триммером руля поворота».
Особое место в ходе испытаний занимал воздушный бой Пе-2И с немецким трофейным истребителем Bf109G-4 с мотором DB-601, который пилотировал летчик-испытатель Поминальный. Он производился на высотах до 7000 м и продолжался 50 минут.
Штурман-испытатель Ромашко в своем донесении отмечал: