Оба прототипа имели смешанную конструкцию: крылья — металлические с алюминиевой обшивкой, передняя часть фюзеляжа была изготовлена из стальных броневых листов толщиной 4–7 мм, за исключением верха выполненного из алюминиевых листов 5 мм толщины, хвостовая часть фюзеляжа была деревянной с клееной фанерной обшивкой толщиной 5 мм, элероны были обтянуты полотном. Наиболее уязвимой в такой конструкции была задняя часть фюзеляжа, из-за которой снижалась боевая живучесть самолета. Этот недостаток был отмечен в 1940 г. и было решено изменить конструкцию фюзеляжа самолета на металлическую.
В соответствии с проектом были предусмотрены внутренние бомбоотсеки в центроплане, но за то стойки шасси убирались в специальные мотогондолы только частично, что с одной стороны повышало вероятность повреждения покрышек даже мельчайшими осколками (этот риск был тем более велик, из-за того что они изготавливались из резины низкою качества), а с другой стороны такое решение негативно влияло на летные качества самолета. В задней части бронекорпуса находилась кабина для двух членов экипажа защищенная в своей верхней чист фонарем из броневого стекла К-4, а всю ее переднюю часть занимал двигатель М-35 мощностью 1350 кВт. После первых испытательных полетов оказалось, что именно двигатель является самой большой проблемой. Прежде всего он был недостаточной мощности, что ограничивало скорость самолета только 362 км/ч вместо необходимых по заданию 385 км/ ч. Недостаточной оказалась и дальность, которая составила 630 км, вместо необходимых 800 км. Но наибольшие проблемы доставляла система охлаждения, имевшая выдвижной радиатор, который во время атаки предполагалось убирать в бронекорпус с целью предотвращения его повреждения и как следствие потери самолета. Теоретически это выглядело выполнимым, но на практике оказалось, что такое решение использовать невозможно, т. к. радиаторы можно было убрать внутрь фюзеляжа не более чем на 6–8 мин. В скобках нужно отметить, что такое же конструктивное решение использовал Кочергин на своих первых штурмовиках ТШ-1 и ТШ-2, что может свидетельствовать о том, что конструкторы в своей работе применяли собственные старые разработки (система охлаждения и схема бронирования) к новой реальности, без оглядки на смысл и полезность этих решений.