В выводах отчета по результатам государственных испытаний, завершившихся в январе 1941 года, отмечалось: «Самолет Ар-2, изготовленный на базе самолета СБ, по своим летно-техническим данным значительно лучше серийного самолета СБ, но по скорости отстает от современных иностранных и отечественных двухмоторных средних бомбардировщиков… Летные свойства самолета Ар-2 аналогичны самолету СБ, а управление самолетом даже более легкое. По управляемости и обзору для летчика самолет удобен для пилотирования в строю».

Кроме того, «арочки» одними из первых стали оборудовать фибровыми протектированными бензобаками вместо сварных металлических, что значительно повысило «огнеупорность» машин. Надо сказать, над проблемой предотвращения возгорания топливных баков при попадании в них пуль в Советском Союзе работали с 1936 года, имелось даже особое КБ, но что оно ни придумывало, «цель не достигалась». Конструкция фибрового бака, внедренная в массовое производство перед самой войной, – это еще один «подарок Гитлера».

В феврале 1941 года, после доработки и устранения замечаний по работе винтомоторной группы, на Ар-2 удалось получить максимальную скорость у земли 443 км/ч и 512 км/ч на высоте 5000 м. До конца года предполагалось выпустить 1000 самолетов.

Группа «сидельцев» под руководством бывшего директора завода опытных конструкций ЦАГИ, а ныне рядового зэка В.М. Петлякова к апрелю 1940 года смастерила, как было велено, высотный истребитель-перехватчик «100» с двумя моторами М-105 и двухместной герметичной кабиной. 1 мая самолет принял участие в параде на Красной площади и, говорят, понравился любимому Политбюро. Вечером в тюремной спальне, стараясь не шуметь и не будить охрану, заскучавшие по дому инженеры качали Петлякова. Рано радовались «враги народа». Военные товарищи, оценивая возможности вероятных противников, обратили внимание, что никаких высотных бомбардировщиков у них нет в помине, соответственно, и нечего «высотно перехватывать». Петлякову предложили за полтора месяца переделать ставший ненужным истребитель в скоростной пикирующий бомбардировщик. Снова начался аврал: с машины, оставив без изменений планер, сняли гермокабину, высотное оборудование и турбонагнетатели, сместили вперед место пилота, ввели третьего члена экипажа. Рабочие чертежи тут же передавались на завод № 22 для серийного производства, начатого 23 июня 1940 года. Опытный экземпляр не строился. Официальные государственные испытания машина, получившая наименование Пе-2, прошла полгода спустя.

При взлетной массе самолета 7536 кг была достигнута максимальная скорость 540 км/ч на высоте 5100 м, дальность полета составила 1200 км, потолок – 8700 м. Пилота защищала бронеспинка толщиной 9 мм. Вооружение состояло из четырех пулеметов ШКАС. Внутри фюзеляжа находился бомбоотсек на четыре ФАБ-100, на внешней подвеске – четыре ФАБ-250. Нормальная бомбовая нагрузка составляла 600 кг, с перегрузкой – 1000 кг. С пикирования можно было сбрасывать только бомбы внешней подвески, так как устройств для вывода бомб из фюзеляжа не имелось. Причем само «пикирование» необходимо было планировать перед вылетом: в этом случае вся боевая нагрузка подвешивалась на наружных бомбодержателях. Самой крупной бомбой, которую мог взять Пе-2, была ФАБ-500.

В награду петляковцам разрешили ночевать дома, оставив, правда, трудиться в системе НКВД.

Команда «вредителей» во главе с А.Н. Туполевым почти год работала над проектом пикирующего гиганта ПБ с четырьмя двигателями М-105. Академик А.И. Некрасов прикинул траекторию круто пикирующего самолета и поведение отделяющейся от него бомбы: «Оказалось, что благодаря наличию подъемной силы, самолет как бы снимается с бомбы. В движении относительно самолета центр тяжести бомбы отходит под углом 60–65 градусов к строительной оси самолета».

И все! Никакой выводящий бомбу принудительный механизм не нужен: «Это означало, что если на передней стенке бомбового отсека дать скос в 65 градусов, а на бомбовых замках обеспечить выход ушков бомб вперед под углом 65 градусов, то бомбу можно сбрасывать из отсека на пикировании так же, как и в горизонтальном полете».

Арестант-инженер Г.С. Френкель сконструировал перископический прицел ПФБ (ПБП-1), обеспечивавший высокую точность бомбометания с пикирования.

Проект ПБ был готов в сентябре 1939 года. Однако в начале весны 1940 года усилия туполевцев были переориентированы на создание скоростного двухмоторного пикирующего бомбардировщика с двигателями М-120, оснащенными турбокомпрессорами ТК-2. Разрабатываемый В.Я. Климовым перспективный 18-цилиндровый мотор М-120 конструктивно состоял из трех блоков М-105, расположенных звездой под углом 120 градусов. Увеличение количества цилиндров теоретически позволяло нарастить мощность до 1800 л. с на взлете и 1500 «лошадей» на высоте 6000 м. Тогда расчетная скорость ФБ получалась 700–740 км/ч на высоте 12 000 м (без турбокомпрессоров – 650–670 км/ч), максимальная бомбовая нагрузка – 2000 кг при дальности 1000 км и бомбовая нагрузка 1000 кг при максимальной дальности 2500 км. Экипаж должен был состоять из трех человек, вооружение – из двух «бортовых» пушек ШВАК в центроплане и четырех пулеметов ШКАС. Для улучшения обзора кабина пилота помещалась в носовой части, а внизу имелось длинное окно, позволявшее видеть вперед и вниз под углами до 75 градусов к горизонту. Были предусмотрены протектированные баки, система нейтрального газа, бронирование сидений.

Официально проектирование самолета началось 1 марта 1940 года. А в начале лета всем туполевцам заочно, без «нецелесообразного» вызова в судебное присутствие, влепили по 10 лет исправительно-трудовых лагерей и 5 лет поражения в правах. Чтобы, значит, не расслаблялись. Персонально АНТу, как главарю, отвесили пятнадцать лет «исправления» плюс пять «по рогам».

Первый полет самолета «103» состоялся 29 января 1941 года. С самого начала было ясно, что бомбардировщик «удачен и значительно превосходит Пе-2 по скорости, бомбовой нагрузке, оборонительному вооружению и простоте пилотирования». В июне – июле машина прошла государственные испытания и продемонстрировала выдающиеся характеристики: при нормальном взлетном весе 10 990 кг была достигнута скорость 640 км/ч с сохранением остальных заказанных параметров дальности, высотности, бомбовой нагрузки. Вместо климовских двигателей М-120 пришлось установить микулинские АМ-37 в 1400 л.с., так как доводка трехблочного мотора продвигалась медленно и с большими трудностями. За несколько лет так и не удалось выйти на заданные уровни мощности и надежности двигателя. В 1942 году работу по М-120 прекратили. Не дождались и турбокомпрессоров.

В акте комиссии отмечалось: «Самолет «103», имеющий скорость современного истребительного самолета и прошедший первый этап государственных испытаний, рекомендовать к постройке в качестве многоцелевого самолета, могущего выполнять задачи бомбардировщика и истребителя, для чего усилить его пушечное вооружение и броневую защиту».

Вариант «103У», поднявшийся в воздух 18 мая 1941 года, согласно пожеланиям заказчика, был сделан четырехместным – чуть сзади и справа от летчика появилось место штурмана, оборудован подвеской на 10 реактивных снарядов РС-132 и еще одной огневой точкой сзади. Скорость стала 610 км/ч на высоте 7800 м, дальность – 1900 км. Именно этот самолет был признан соответствующим всем требованиям и рекомендован для серийной постройки, которую намечалось развернуть на заводе № 18 с тем, чтобы в 1942 году выдать 1000 машин.