Наряду с высокими характеристиками «ила» выявился и ряд недостатков. В частности, отмечался неудовлетворительный обзор из кабины стрелка и летчика назад, отсутствие обогрева кабин, невозможность катапультирования пилота через фонарь и слишком большие усилия от элеронов. Не обеспечивалась защита ТРД от попадания в них посторонних предметов при рулении и взлете и многое другое. Кстати, последний дефект, похоже, унаследовал и Ил-102. Впрочем, большинство недостатков были вполне устранимы.
Заказчик высказал ряд пожеланий, в частности, об увеличении бомбовой нагрузки до 1400 кг. Из многих недостатков штурмовика следует отметить, что он имел чрезмерно заднюю центровку, доходившую до 40,15 %. Но самым главным дефектом стало «обрезание» двигателей на некоторых режимах полета с одновременным повышением температуры газов перед турбиной при стрельбе из пушек. Одно это исключало боевое применение самолета. Тем не менее в соответствии с постановлением правительства от 16 октября 1954 года штурмовик запустили в серийное производство. Этим же документом предписывалось создать еще один опытный экземпляр Ил-40 с двигателями АМ-9 и предъявить его на государственные испытания в мае 1955 года.
Почти год опытная машина простояла на консервации. Осенью 1955 года Ил-40-1 расконсервировали и заменили ТРД АМ-5Ф на АМ-9В. При этом ликвидировали газовую камеру, увеличили продольную базу шасси и доработали самолет в соответствии с замечаниями НИИ ВВС. Усилили бронезащиту, доведя ее вес до 1838 кг, и расширили состав вооружения, предусмотрев подвеску реактивных орудий ОРО-212. Бомбовая нагрузка возросла до 1400 кг. В октябре самолет, получивший обозначение Ил-40-2, передали заказчику на контрольные испытания.
Летом 1953 года опытное производство ОКБ-240 передало на летные испытания вторую машину под обозначением Ил-40П. 19 августа В.К. Коккинаки выполнил на ней первый полет, Кроме Владимира Константиновича, ведущими по машине были инженер Я.А. Кутепов, штурман А.П. Виноградов и бортрадист И.С. Силиминов.
В отличие от своего предшественника в носовой части Ил-40П стояла подвижная четырехпушечная установка. Однако большие трудности, встретившиеся при ее доводке, вынудили укомплектовать машину четырьмя неподвижными АМ-23. Вдобавок ТРД АМ-5Ф заменили более мощными АМ-9В. Но и на этой машине не удалось полностью устранить помпажные явления при стрельбе из пушек. Выход из создавшегося положения нашли, вынеся воздухозаборники двигателей далеко вперед и разместив артиллерийскую установку под фюзеляжем. Это сильно изменило внешний облик машины.
Реактивный штурмовик Ил-40-2 с удлиненными воздухозаборниками
В 1955-м решили оснастить оба прототипа ракетной системой «Гроза». К январю 1956 года изготовили две опытных установки, но укомплектовать ими штурмовики так и не успели.
Поторопился НИИ ВВС дать рекомендации о внедрении машины в серию. Штурмовик требовалось серьезно лечить, но завод № 168, в Ростове-на-Дону, не имея утвержденного образца, уже выполнял указание правительства. В 1954-м объем незавершенного производства составил 0,15 условного самолета. Заводу пришлось перестраивать значительную часть производства и повышать его мощности, разрабатывать и внедрять новые технологические процессы. Все это стало причиной медленного развертывания работ по освоению выпуска Ил-40. В следующем году ситуация не улучшилась, и завод не выпустил ни одного самолета.
В феврале 1956 года П.В. Дементьев писал главкому ВВС П.Ф. Жигареву:
