5 декабря 1937 г. свой первый вылет совершил опытный легкий штурмовик Ш-Тандем (другие названия машины: Ш-МАИ, МАИ-3, МАИ-Тандем) конструктора П. Д.Грушина в одноместном варианте, построенный в учебно-производственных мастерских МАИ. Летал известный летчик-испытатель П. М. Стефановский.

Штурмовик, по проекту двухместный, имел весьма оригинальную тандемную схему. При ее выборе имелось ввиду, что она позволит, при наличии неизбежного разноса масс по длине самолета, получить достаточно хорошие характеристики продольной устойчивости самолета.

Допустимость использования более задних центровок позволила Грушину разместить пулеметную установку непосредственно в хвостовой части самолета, что в сочетании с двухкилевым оперением, обеспечивало большие углы обстрела.

Упрощалось распределение полезной нагрузки и брони. Малый размах крыльев в меньшей мере препятствовал использованию дерева в качестве основного конструкционного материала.

Тандемная схема позволяла уменьшить диаметр круга, в который вписывался контур самолета в плане, что способствовало меньшей поражаемости штурмовика.

Первоначально самолет планировалось оснастить мотором воздушного охлаждения М-88. Но поскольку он не был готов, на Ш-Тандем был поставлен М-87, а затем М-87А.

Основное переднее крыло было низкорасположенным и в него убирались стойки и колеса шасси. Костыльное колесо - неубирающееся.

Заднее крыло, имевшее верхнее расположение, с площадью, равной 45% от площади основного, выполняло также роль горизонтального оперения. Элероны имелись на обоих крыльях, причем на заднем крыле они одновременно служили рулями высоты.

Вертикальное оперение было выполнено в виде шайб, прикрепленных к концам горизонтального оперения.

Всего было испытано пять вариантов вертикального оперения пока конструктор не остановился на варианте с шайбами над и под горизонтальным оперением с наиболее подходящей формой и достаточно большой площадью. Каждая шайба включала секцию киля и руля поворота.

Конструкция самолета деревянная, в основном - из бакелитовой фанеры.

Фюзеляж - типа монокок. Крылья двухлонжеронные, кессоны с тонкостенными панелями обшивки.

Следует отметить высокую технологичность Ш-Тандем.

Фюзеляж, центроплан и основное крыло были изготовлены бригадой учебно-производственных мастерских МАИ из 18 человек всего за 45 дней.

К 8 января 1939 г. самолет в одноместном варианте и без вооружения прошел предварительные летные испытания с мотором М-87. Была достигнута довольно высокая максимальная скорость полета, вполне соответствующая ТТТ к самолету. У земли она составляла 406 км/ч, на высоте 4250 м -488 км/ч.

По результатам испытаний П. Д. Грушину было рекомендовано на двухместном варианте кабину штурмана передвинуть еще несколько назад и оборудовать ее стрелковой установкой МВ-5.

В сентябре-октябре 1939 г. двухместный вариант Ш-Тандем с мотором М-87А (номинальная мощность на высоте 4700 м - 950 л. с.) и с винтом изменяемого шага ВИШ-3 проходил совместные (заводские и государственные) испытания. Отчет по испытаниям был утвержден 10 октября.

Кабина штурмана была смещена назад, поставлена экранированная турель МВ-3.

Вооружение штурмовика было стандартным для легких штурмовиков этого времени: 4 крыльевых пулемета ШКАС с боезапасом 2400 патронов, один пулемет ШКАС на турели (боекомплект 700 патронов) и 200 кг бомб.

В ходе испытаний был выполнен 51 полет с общим налетом 18 ч 38 мин. При полетном весе 2800 кг штурмовик имел максимальную скорость у земли 361 км/ч, а на высоте 5600 м - 444 км/ч. Посадочная скорость без щитков - 140-145 км/ч. Длина разбега - 400 м, пробега - 480 м.

Полеты осуществлялись с центровками 34-44% САХ. Отмечалось, что самолет очень прост в эксплуатации.

Государственные испытания самолет не прошел из-за несоответствия летных данных ТТТ, недостаточной путевой устойчивости ("при увеличении скорости самолет рыскает"), тесной кабины штурмана, неудачного шасси, недостаточной прочности переднего крыла.

Взлет самолета был затруднен. Запасы продольной устойчивости были недостаточными. На рули направления самолет реагировал вяло. Считалось, что превышение заднего крыла над передним явилось не совсем удачным решением.

Вооружение также было недоведено. Поскольку турель МВ-3 "съедала" 34 км/ч скорости полета, то заднюю стрелковую установку предлагалось сделать по типу самолета Fokker G. 1, то есть в виде конусообразной установки, обеспечивающей перемещение пулемета в плоскости, проходящей через продольную ось установки, и поворот этой плоскости вокруг оси на 360°.

В тоже время отмечалось, что боевая схема Ш-Тандем представляет интерес. Предлагалось самолет передать в ЦАГИ, довести и снова представить на испытания.

Был построен дублер самолета Ш-Тандем. На втором экземпляре заднее крыло было опущено вниз.

Главной особенностью этого самолета стало применение на одномоторном боевом самолете трехколесного убирающегося шасси.

В качестве силовой установки использовался мотор М-63 номинальной мощностью 800 л. с. на расчетной высоте 4500 м.

При степени готовности дублера 65-70% все работы были свернуты.

В планах опытного самолетостроения предусматривалась постройка одноместного самолета Ш-Тандем с мотором М-63 в варианте бронированного штурмовика. Но и этот самолет реализован не был.

Необычность компоновочной схемы и довольно слабое вооружение сделали свое дело. В мае 1939 г. в НКАП было принято решение о прекращении всех работ по Ш-Тандем.