1938年11月，波利卡波夫设计局接到了一项重要的任务——研制一种重型战斗机。由于当时其他战机项目正处于繁忙的开发阶段，设计局经历了一段时间的延误，直到1940年，第二次世界大战爆发后的不久，才终于决定任命主设计师，开始着手开发名为TIS的重型战斗机。
TIS是一种全金属结构的悬臂式双座双发战斗机，独特的设计使其拥有修长而流线型的机体。为提高飞行稳定性，飞机的较低水平尾翼翼尖上安装了双垂尾。这种设计在当时的航空技术中具有前瞻性。第一架原型机被命名为TIS“A”，并于1941年9月成功首飞，标志着这一机型的重要一步。
这架战斗机配备了串联座舱，座舱顶部装有可滑动的舱盖，飞行员与一名无线电员兼炮手背对背坐在座舱内。两人之间有一块坚固的装甲板，旨在减少敌方子弹威胁对两位飞行员的伤害。此外，座舱内的其他部分也会设计有保护装甲，以增加整机的生存能力。
展开剩余70%在武器配置方面，TIS战斗机表现出色。其机翼根部安装有两门20毫米机炮（一些文献记载为两门20毫米机炮和两挺12.7毫米机枪，每门机炮的弹药容纳量为350发，每挺机枪为400发），机头位置则布置了另外四挺7.62毫米航向机枪，单挺机枪备弹达到1000发。此外，设计者计划在机背和机腹各增设一挺7.62毫米机枪，以便炮手能够灵活应对来自不同方位的空中威胁。战机还具备弹药挂载能力，机翼下可各挂载一枚500千克的FAB-500航弹，以执行地面攻击任务。
在动力系统方面，设计师原本计划在飞机翼下的吊舱内安装两台AM-39发动机，但由于这款发动机在当时未能按时到位，最终TIS（A）实际装配的是1400马力的Mikulin 12缸AM-37发动机，驱动的是VIsh-61SF三叶螺旋桨。战机配备的是后三点式起落架，其主起落架位于发动机舱下方，能够向后收纳，尾轮也可收进机尾部，确保飞机在起降时的流畅性。
尽管在测试中期望在7400米的高度达到634千米的最高时速，但实际测试中却只能达到554千米，这表明发动机难以支撑着5800千克的飞机空重。此外，战机的方向稳定性也未能达到设计者的预期。由于当时的苏德战争导致苏联工业的迁移，加之难以找到合适的发动机，致使这一原型机的进展缓慢，相关工作被严重搁置。
1943年下半年，第二架原型机被制造出来，这架改进后的飞机被称为TIS（MA）。它搭载了改良后的AM-38发动机，单台发动机的输出功率达到了1665马力，理论上提升了战机的低空飞行性能。然而，随着重量的增加，发动机依旧难以承受，该机的空重约为6260千克，实际最高时速仅为535千米，最大飞行高度也仅有6600米。
在武器配置方面，TIS（MA）显得更为激进，机头位置安装了四门20毫米机炮，机翼上则装备了两门37毫米航炮（并计划为未来安装两门45毫米炮）。不过，原先设计的朝向后方的腹部机枪被取消，而为了增强火力，机背原本的7.62毫米机枪计划提升口径，机翼下的挂载能力则得以保留。
从TIS重型战斗机的设计之初，发动机的选择就一直困扰着设计师。当时苏联并没有合适的发动机可供使用，随着波利卡波夫在1944年夏天的不幸去世，TIS的设计工作也随即停止。此外，TIS（MA）在9月的一次着陆中受到严重损坏，未能得到修复。实际上，随着航空技术的进步，喷气式战机逐渐成为未来的发展方向。若TIS能够提前两年获得所需的发动机，或许在第二次世界大战期间，它将会有机会投入生产并服役。
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