Не получился специальный самолет атаки и у других советских авиаконструкторов — у Д. Григоровича, создавшего легкий штурмовик ЛШ, у С. Кочергина и М. Гуревича, построивших тяжелый штурмовик ТШ-3. Опытным специалистам не удалось оптимально сочетать в конструкциях достаточно большую скорость полета, надежную защиту и мощное вооружение. ВИТ («воздушный истребитель танков») Н. Поликарпова, стартовавший в первый полет под управлением В. Чкалова, обладал слишком слабой броневой защитой. После многочисленных доделок работы над ВИТ-1 и ВИТ-2 прекратили. Та же участь постигла и опытные машины других советских и зарубежных конструкторов, пытавшихся создать специальный самолет-штурмовик.

Причина неудач крылась либо в чрезмерной уязвимости слабо защищенного самолета, либо в скверных летно-технических данных слишком тяжелой и «неаэродинамичной» машины. Броневые коробки, в которых пытались разместить экипаж и двигатель, получались угловатыми и неуклюжими: это был крепкий орешек для технологов и изготовителей.

Вот как сформулировал задачу сам создатель Ил-2 авиаконструктор Сергей Владимирович Ильюшин: «Возникла серьезная задача: с одной стороны, выбрать такой толщины броню, которая по своему весу не лишила бы самолет хороших маневренных и летных свойств, и, с другой,— нужно было, чтобы броня могла защитить самолет от массового огня малокалиберного оружия противника, то есть сделать самолет неуязвимым от огня винтовок, пулеметов и частично от малокалиберных пушек».

Словом, «грозная броня», хотя и должна была защитить штурмовик, не гарантировала полное отсутствие «ран». И чтобы они не оказались для машины смертельными, конструкцию следовало сделать максимально живучей. Требования выстроились в столбцы цифр. Время подумать и об общем виде нового самолета. Когда «закладывался» Ил, ни у кого уже не было сомнений, что быть ему монопланом, но не подкосным, как тяжелый штурмовик ТШ-3 С. Кочергина и М. Гуревича (1934 г.), а «чистым». Только аэродинамическое благородство очертаний даст машине требуемую скорость свыше 400 км/ч. Не последнюю роль играет двигатель. Подходящая для более чем 5-тонного самолета мощность у микулинского АМ-34. Мотор один — так его легче и надежнее прикрыть броней. К тому же сравнительно небольшую двухмоторную машину с одним подбитым двигателем трудно довести до своего аэродрома — так сильно ее стремление развернуться. Есть еще обстоятельство в пользу одного мотора — массовая, выпускаемая в тысячах экземпляров машина требует столько же двигателей. Оснастив Ил-2 одним АМ-34 (серийный вариант с АМ-38), Ильюшин сэкономил для страны десятки тысяч моторов. Главное, в чем Ил-2 продолжил эволюцию советских штурмовиков 30-х годов,— бронекоробка, защищавшая всю носовую часть самолета. Броня Ила была не просто латами - скелетом! Она работала, несла нагрузку, играла активную роль. К ней, а не набору из стрингеров и лонжеронов, крепились крыло, двигатель, оборудование. Только в отличие от плоских панелей ТШ-3 броню Ил-2 сделали разной толщины. А в носовой части она перестала быть коробкой в буквальном смысле этого слова и приобрела удобообтекаемую форму.

Иной стала к началу Великой Отечественной войны и сама броня. Благодаря фундаментальным теоретическим и экспериментальным работам ученых ВИАМ Сергея Тимофеевича Кишкина (впоследствии академика) и Николая Митрофановича Склярова (впоследствии доктора наук, профессора) броня приобрела невиданную до тех пор прочность. Исследователи проанализировали, как взаимодействуют между собой броня и пуля и снаряды авиационного оружия. Встретив на своем пути броню обычного типа, снаряд внедряется в нее и полностью теряет скорость. Практически вся кинетическая энергия «болванки» расходуется на пластическую деформацию стали. Для пуль калибра 7,62 и 12,7 мм длина пути до остановки в броне типа судовой составляла 15—35 мм. При такой толщине вес квадратного метра брони достигал 120—280 кг. Для авиации слишком тяжелая ноша. По мысли С. Кишкина и Н. Склярова, кинетическую энергию пули следовало расходовать не на деформацию преграды, а главным образом на разрушение самой пули. Как же заставить разлететься на куски бронебойный сердечник пули или снаряда? Если, например, перед ударом о броню пуля встречает на пути обыкновенный карандаш из мягкого дерева то она теряет устойчивость и начинает кувыркаться. О броню она ударяется не острием, а плашмя. Чтобы остановиться, «завязнуть» в преграде, ей нужно пройти в стали уже не 15, а 5 мм. Пронизав тонкий (3 мм) лист высокотвердой стали, сердечник пули разваливается на куски из-за несимметричности контуров пробоины. На основе исследований металлурги дали авиаконструкторам высокопрочные и легкие броневые системы. От удара о твердую поверхность так называемой гетерогенной брони бронебойный сердечник дробился на части в первые же микросекунды контакта. Экранированная броневая система состояла из двух раздельных плит. Ударившись о первую, снаряд терял устойчивость. Затем под некоторым углом встречался со второй плитой из высокопрочной, но достаточно пластичной брони. Из-за сильного изгибающего момента сердечник ломался. Пластичная плита деформировалась и продлевала время соударения настолько, чтобы осколки рикошетировали, не причинив вреда защищенным бронею агрегатам самолета. Экранированная защита штурмовика Ил-10 «держала» даже 20-мм снаряды.