Более совершенный вариант ТШ-1 с улучшенным бронированием и условиями охлаждения мотора - ТШ-2 (№ 21 по плану ЦКБ), прошел испытания в конце 1931 г. в период со 2 ноября по 20 декабря.

Штурмовик был вооружен двумя синхронными пулеметами ПВ-1 с боезапасом 1500 патронов. Подкрыльевые пулеметы с целью улучшения аэродинамики располагались в утолщенной части нижнего крыла. На турели ТУР-7 был установлен пулемет ПВ-1 с запасом 600 патронов.

Максимальная скорость с использованием взлетного режима работы мотора возросла до 213 км/ч. Скороподъемность самолета оставалась, как и прежде, низкой - 3,5 м/с, а полное время набора высоты 3000 м составляло 24 минуты. Дальность полета - около 500 км. Время выполнения виража - 17-17,5 с. Разбег 160-180 м, пробег - 120-130 м. Взлетный вес - 3225 кг. Вес брони - 532 кг.

По схеме самолет представлял собой биплан с выносом вперед верхнего крыла. Коробка планов соединялась N-образными стойками и была расчалена стальными лентами. Элероны были на верхних и нижних плоскостях.

Задняя часть фюзеляжа выполнялась из стальных сварных труб с расчалками. Плоскости деревянные, покрытые полотном. Шасси из стальных труб. Амортизаторы из резиновых колец. Костыль управляемый.

Броня служила остовом фюзеляжа. Забронированы были экипаж, основные бензобаки и маслобаки, мотор, радиатор. Как отмечалось в отчете по госиспытаниям, мотор в передней нижней части не был забронирован. В то же время радиатор был прикрыт регулируемыми жалюзи. Не был забронирован и пол кабины пилота.

Обзор вперед и вниз закрывался капотом мотора, вверх - верхним крылом, в стороны - боковинками брони у козырька. У летнаба был тоже плохой обзор. В результате, как отмечали военные летчики, заход на цель для второй атаки был затруднителен.

Тепловой режим мотора при использовании этиленгликоля был в норме.

Согласно утвержденной правительством программы для воронежского авиазавода № 16 последний в течение 1932 г. должен был изготовить 70 штурмовиков ТШ-2 с мотором М-17 (тот же BMW-VI, но производства завода № 26 в г. Рыбинске по лицензии) для производства полномасштабных войсковых испытаний.

В силу специфических особенностей мотора М-17 в серии возникли проблемы с его охлаждением, устранить которые быстро не удалось. Соответственно, заводские и государственные испытания первого ТШ-2 М-17 - эталона для серии, затянулись.

По согласованию с Начальником УВВС КА Я. И. Алкснисом 23 апреля было принято решение временно ограничить постройку войсковой серии 10 самолетами с таким расчетом, чтобы за время их постройки ЦАГИ и НИИ ВВС успели дать окончательное заключение по результатам испытаний ТШ-2 М-17.

После окончания заводских испытаний нового штурмовика в ЦАГИ, последний 29 мая 1932 г. был передан в НИИ ВВС для производства государственных испытаний. Однако, в силу отмеченных выше недостатков, военные не смогли принять штурмовик в качестве эталона для серии. В результате производство ТШ-2 М-17 в конце 1932 г. было прекращено на первых 10 экземплярах.

Позднее на одном из серийных ТШ-2 в качестве эксперимента был установлен более мощный W-образный отечественный мотор М-27. Машину испытывал Ю. И. Пионтковский. Лучше летать штурмовик не стал.

Модификация	ТШ-2
Размах крыла, м	14.20
Длина, м	9.50
Высота, м
Площадь крыла, м2	48.50
Масса, кг
пустого самолета	2500
нормальная взлетная	3225
Тип двигателя	1 ПД М-17
Мощность, л.с.	1 х 680
Максимальная скорость , км/ч	213
Крейсерская скорость , км/ч	192
Практическая дальность, км	500
Максимальная скороподъемность, м/мин
Практический потолок, м	4220
Экипаж, чел	2
Вооружение:	одинадцать 7.62-мм пулеметов ПВ-1