Специфика разрабатываемого самолета поставила перед ОКБ ряд сложных проблем, требовавших проведения большого объема теоретических и экспериментальных исследований. Особую сложность вызвало конструктивное решение хвостовой части фюзеляжа с большим грузолюком (длина – 7,4 м и ширина – 2,95 м). Незамкнутый контур фюзеляжа плохо воспринимал нагрузки от хвостового оперения. В отделе прочности под руководством Е.А. Шахатуни была разработана методика прочностного расчета такого силового отсека, затем построена его модель в масштабе 1:10. Проведенные прочностные испытания этой модели позволили выбрать оптимальный по весу вариант конструкции.
Для изучения взаимного влияния самолета и десантируемых с него грузов под руководством А.П. Эскина и В.Н. Гельприна были проведены летные исследования на масштабных моделях фюзеляжа «изделия П». Две модели в масштабе 1:5 с находящимися в них динамически подобными макетами грузов подвешивали под нижним крылом самолета Ан-2Ф, который пилотировал один из первых летчиков- испытателей ОКБ В.А. Калинин. Макеты в масштабе 1:10 устанавливались между крыльями обычного Ан-2. В полете на различных скоростях и углах атаки проводили сброс макетов грузов и фотографирование их падения. Эти эксперименты и выполненные под руководством А.Ю. Маноцкова теоретические расчеты позволили разработать требования к десантно-транспортному оборудованию и парашютным системам.
«Для нас все было новое, – вспоминал В.Н. Гельприн, – и перемещение груза по полу кабины самолета, и его отделение с последующим введением в действие парашютной системы и т.д. Пришлось изучать и проводить исследования своими силами, отрабатывать на стендах. Американский опыт парашютного сброса техники и грузов не мог полностью удовлетворить наши требования. Они рассматривали этот вид десантирования не как боевую задачу, а как вспомогательную для спасательных операций или отдельных случаев. Поэтому приспосабливали для каждого типа груза индивидуальное парашютно-десантное средство (тара, платформа и т.п.). Мы же по требованию военных пошли по другому направлению – путем создания универсального десантно-транспортного оборудования».
Осенью 1954 г. была завершена постройка полноразмерного деревянного макета. Причем, этот макет представлял самолет в двух вариантах: как с ТВ-2, так и с реактивным АЛ-7 конструкции A.M. Люльки. 26 октября 1954 г. под председательством генерал-ма- йора В.И. Лебедева прошла макетная комиссия по «изделию П». Ее заключение было положительным: «Предъявленный гл. конструктором Антоновым O.K. макет транспортно-десантного самолета с 2-мя турбовинтовыми двигателями ТВ-2Т (заводской шифр самолета «П») одобрить». 17 ноября Главком ВВС П.Ф. Жигарев утвердил протокол комиссии.
Однако в письме к Председателю Совмина СССР Г.М. Маленкову от 30 ноября 1954 г. Антонов с тревогой отмечал: «… Несмотря на то, что работы по проектированию самолета ведутся с опережением графика, утвержденного министром, а макет построен в срок и принят макетной комиссией, производство самолета, возложенное на киевский завод 473, должным образом не развернуто… Ход работы по турбовинтовому двигателю для самолета вызывает серьезную тревогу. Гл. конструктор ОКБ-478 А.Г. Ивченко не получил до сих пор необходимого количества исходных двигателей ТВ-2 для их переделки и доводки». Лишь в следующем году ОКБ Ивченко смогло доработать ТВ-2 с воздушными винтами АВ-58 под «изделие П». Двигатель получил обозначение ТВ-2Т и развивал мощность 6500 э.л.с. Перед установкой на строившийся новый самолет он прошел испытания на летающей лаборатории Ту-4ЛЛ.