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.