Проектные прикидки показывали, что, помимо принесения неизбежных трудностей производству, связанному с перенастройкой выпуска самолетов на серийном заводе, в силу особенностей двигателя Р29Б-300 не удастся избежать ухудшения характеристик самолета в общем. Однако же руководство отрасли имело свои резоны, и приказом по МАП от 8 августа 1974 года поручалось ОКБ построить такой самолет и провести его летные испытания на предмет вынесения решения о целесообразности такой модификации.
На разработку проекта потребовалось немного времени, и в конце лета 1974 года с серийного завода ОКБ был получен самолет Су-17M2 одной из первых серий (№ 03–01). Его доработка была произведена опытным производством ОКБ. Весь объем работ, от получения задания и до передачи построенной машины на испытания, занял менее пяти месяцев. Во второй половине декабря машину передали на испытания.
Хвостовая часть самолета была перекомпонована и расширена — форкамера Р-29Б имела больший диаметр. Воздухозаборники охлаждения установили на фюзеляже в соответствии с устройством нового двигателя, для улучшения устойчивости увеличили площадь форкиля, придав ему характерные прямолинейные очертания. За счет этого несколько изменилась геометрия самолета: киль приподнялся на 105 мм, размах стабилизатора за счет "раздутия" фюзеляжа возрос на 139 мм. Сообразно производительности компрессора новой силовой установки потребовалось увеличить до 130 мм ход центрального конуса воздухозаборника.
Су- 17М2 с подвешенным под фюзеляжем контейнером станции «Прожектор-1»
Блок электроники и блок излучения, устанавливаемые в контейнер станции подсвета «Прожектор-1»
Подвесная станция лазерного подсвета «Прожектор-1»
31 января 1975 года опытный С-32М2Д ("Д" — от слова "двигатель") под управлением летчика-испытателя А.Н. Исакова совершил первый полет. Заводские летные испытания выявили падение дальности полета и разгонных характеристик из-за худшей аэродинамики и повышенного расхода топлива. Наглядным образом это проявлялось при взлете пары самолетов с "люльковским" и "союзовским" двигателями, когда ведомая машина в наборе высоты отставала, ощутимо проседая и оставляя за собой заметный дымный шлейф работающего "на полную" двигателя.
В июне самолет перегнали в Ахтубинск, где до сентября шли совместные летные испытания, в ходе которых военные летчики В.А. Олейников и В.К. Рябий выполнили 77 полетов. По их завершении машину вернули в ЛИИ, где заводские испытания продолжили летчики ОКБ. Помимо уже отмеченного снижения летных данных, претензии предъявлялись по поводу ухудшения условий эксплуатации новой силовой установки: затруднены были подходы к агрегатам, больше времени требовалось на их замену.