Поликарпов, развивая идею самолета ВИТ, продолжает работы по созданию двухмоторных истребителей с моторами воздушного и жидкостного охлаждения. В планах опытного самолетостроения на 1938 и 1939 г.г. предусмотрена постройка многоместных пушечных истребителей МПИ-2 и МПИ-3. В 1940 г. в ОКБ завода № 1 по собственной инициативе он приступает к проектированию двухмоторного двухместного (летчик и стрелок-радист) тяжелого истребителя сопровождения ТИС (самолет типа «А»). В ходе его создания учитывался опыт работы по постройке самолетов МПИ-1, ВИТ-2 и СБП. Ближайшим помощником и ведущим инженером по самолету стал будущий конструктор космической техники М. К. Янгель.

Эскизный проект самолета ТИС с 2АМ-35А или 2АМ-37 (тип «А») был готов в сентябре 1940 г. 18 сентября 1940 г. он был рассмотрен экспертной комиссией НКАП под председательством академика Б. Н. Юрьева. В заключении комиссии был сделан вывод о том, что постройка самолета целесообразна. А. С. Яковлев на протоколе комиссии написал: «Утвердить при условии, если конструктор обеспечит дальность не меньше 2000 км при скорости полета 0,8 от максимальной».

Конструкция ТИС цельнометаллическая, хорошо продуманная технологически. Фюзеляж — монокок. Обшивка гладкая. Фюзеляж был тоньше, чем на других аналогичных самолетах, овального сечения, с сильно сглаженным фонарем экипажа. Для улучшения обзора вниз в кабине летчика и стрелка-радиста внизу носовой части фюзеляжа и у передней кромки крыла было сделано остекление. Вход в кабины осуществлялся через нижний люк-лестницу. В воздухе люк мог сбрасываться из любой кабины, чашки сидений при этом откидывались и экипаж покидал самолет, выбрасываясь вниз. О бронировании самолета точных данных нет. Известно только то, что позади стрелка была установлена экранированная броневая плита. У летчика и стрелка были бронесиденья. Кроме того, впереди летчика обязательно должна была стоять бронеплита.

Крыло двухлонжеронное, состояло из 5 частей: центроплана, двух моторных отсеков, двух консолей. Клепка выполнялась впотай. Профиль крыла — NACA-230. Относительная толщина на оси самолета — 14,1 %, в разъемах консолей — 12,85 % и на концах — 7,8 %. Поперечное V консолей — 7° по плоскости хорд, удлинение крыла — 6,9, сужение крыла — 4,06 (очень большое), угол его установки — 1°30’. Крыло было снабжено посадочными щитками, состоящими из 3 частей: центропланной, консольной и щитков моторных отсеков. Были поставлены автоматические предкрылки. Элероны имели осевую аэродинамическую и весовую компенсацию. Обшивка носка элерона — дюраль, далее — полотно.

Оперение самолета — свободнонесущее, горизонтальное и разнесенное вертикальное. Рули направления и высоты имели осевую аэродинамическую и весовую компенсацию. Обшивка килей и стабилизатора — дюраль, рулей — полотно. На правых рулях направления и высоты имелись триммеры. Управление самолета — жесткое. Органы управления полетом только в кабине летчика.

Шасси — двухстоечное (ход амортизации относительно небольшой — 305 мм), убиралось назад в мотогондолы пневмоприводом и закрывалось специальными створками. Колеса основных стоек тормозные, размером 1000 ? 350 мм. Хвостовое колесо также выполнялось убираемым. Размер хвостового пневматика — 470 ? 210 мм. Радиаторы размещались в мотогондолах.

На самолете имелось достаточно эффективное по тем временам пилотажно-навигационное, радиоэлектронное, электро- и фотооборудование.

Самолет обладал высокими летными данными. В свою очередь, комиссия обратила внимание на «необходимость установки вооружения указанного в выводах эксперта…».

Дело в том, что Поликарпов предложил два варианта стрелково-пушечного вооружения:

1) две неподвижных пушки ШВАК с общим запасом в 400 снарядов, два пулемета калибра 12,7-мм с запасом 2400 патронов и на верхней турели пулемет ШКАС с запасом 1500 патронов;

2) две пушки ШФК-37 и четыре пулемета ШКАС, оборонительное вооружение то же.

Бомб в перегрузку 400 кг. Эксперт в своих выводах отмечал, что вариант с двумя пушками калибра 37-мм не следует принимать до проведения государственных испытаний пушки и до решения вопроса о принятии ее на вооружение. Кроме того, рекомендовалось проверить возможность установки на самолет шести или восьми РО-132 и проработать вопрос бронирования экипажа.

Оборонительное вооружение: полукольцевая турель ТСС-1, люковая — КЛУ-2.

Поликарпов обсудил проект самолета ТИС сначала с летчиками летной инспекции ВВС, с летчиками и инженерами НИИ ВВС, а также с представителями различных управлений ВВС и только после этого предъявил макет новой машины государственной комиссии.

Макет был принят макетной комиссией 22 октября 1940 г. Постройка самолета в трех экземплярах была включена в план опытного строительства на 1941 г. Эскизный проект ТИС был предъявлен НИИ ВВС после макета самолета. В заключении на эскизный проект была дана высокая оценка проекту. Вместе с тем, отмечалась необходимость принятия дополнительных мер по повышению устойчивости самолета, на что Н. Н. Поликарпов отреагировал очень оперативно и вскоре этот вопрос был снят. Было увеличено поперечное «V» крыла, несколько увеличена его площадь, изменены размеры и соотношения размеров хвостового оперения. Отмечалась также большая нагрузка на крыло.

В соответствии с Постановлением Комитета Обороны от 25 ноября 1940 г. был выпущен Приказ НКАП от 29 ноября 1940 г. «О создании самолета „ТИС“ на заводе №51».

Поскольку завод № 51 обладал слабым станочным оборудованием, некомплектом технологов, Поликарпов пошел по пути кооперирования с другими предприятиями. Так консоли крыла изготовлял завод № 84, шасси — завод № 167. Первый экземпляр самолета с пушками ШВАК был построен к 15 марта 1941 г. с моторами АМ-37.

Отметим, что в апреле 40-го был подготовлен проект самолета ТИС с двумя моторами воздушного охлаждения М-71 (тоже тип «А»). До высоты 6000 м он имел более высокие летные данные, но дальность полета стала меньше. Однако с началом войны от продолжения этих работ пришлось отказаться.

Приказом по 7 ГУ НКАП от 11 июля 1941 г., подписанным Яковлевым, ответственными за заводские летные испытания ТИС 2АМ-37 были назначены Поликарпов, ведущий инженер от завода № 51 М. К. Янгель и ведущий летчик ЛИИ Ю. К. Станкевич. Испытания в ЛИИ начались уже в ходе войны. Первые полеты состоялись 30 и 31 августа 1941 г. Начинал испытания летчик Г. М. Шиянов. На 50–60 % были изготовлены детали второго и третьего экземпляров. Работы по ним были свернуты в связи с эвакуацией.

9 октября 1941 г. завод № 51 приступил к демонтажу оборудования в г. Москве и погрузке в эшелоны для эвакуации в г. Новосибирск. Первые эшелоны с людьми, оборудованием и материалами начали поступать в г. Новосибирск с начала ноября 1941 г., а последний — в конце января 1942 г.

Отведенное ОКБ Поликарпова помещение (бывший гараж Облтранса) было совершенно не приспособлено не только для развертывания работы ОКБ, но и производства. Отсутствовал ввод для нормального электроснабжения и водоснабжения. Несмотря на эти трудности, благодаря блестящим организаторским способностям, огромной настойчивости и энергии Поликарпова в этих по существу невероятно тяжелых условиях к апрелю 1942 г. было создано опытное производство. Однако руководством НКАП совершенно не решалась проблема обеспечения жильем рабочих и инженерно-технических работников. Все это сказалось на темпах проведения опытных работ. Тем не менее, планировалось в 1942 г. провести заводские испытания первого и второго экземпляров ТИС 2АМ-37. При этом первый экземпляр с вертикальным оперением увеличенной площади получил обозначение ТИС «2А».

С целью улучшения материально-технической и жилищной базы Поликарпов пытался попасть на прием к А. И. Яковлеву, находившемуся в то время в Новосибирске. Но по рассказам достаточно компетентных очевидцев Поликарпов просидел несколько часов, ожидая приема Яковлевым, но тот так и не удосужился принять его. В апреле 1942 г. парторг ЦК ВКП(б) на заводе № 51 Ионов в письме на имя Г. М. Маленкова пожаловался на имевшее место ненормальное положение. Маленков адресовал письмо