Второй опытный образец, оснащенный более мощными двигателями М-87А, начал испытания в июле 1938 г., к сентябрю обе машины уже состояли на вооружении авиации ВМФ. В феврале следующего года после неудачной посадки на воду второй самолет затонул. По результатам эксплуатации самолетов было принято решение МТБ-2 в серию не запускать.

Во время Великой Отечественной войны первая опытная машина состояла на вооружении авиации Черноморского флота, выполняя в зависимости от поставленной задачи функции бомбардировщика, транспортного или связного самолета. На ее счету – выполнение ночных рейдов с бомбардировкой нефтеперерабатывающих заводов в Румынии, снабжавших немецкие войска топливом. В начале 1943 г. самолет разбился при посадке на воду и затонул.

Характеристики МТБ-2: силовая установка – 4 х М-87А мощностью по 950 л. е., размах крыла – 36,5 м и его площадь – 146,7 м2, длина – 25,4 м, вес пустого – 12 000 кг, взлетный вес – 21 500 кг, максимальная скорость – 355 км/ч, дальность – 4550 км, практический потолок – 7500 м.

В августе 1937 г. в Ленинграде под руководством Н.Г. Михельсона была закончена учебная летающая лодка-амфибия МУ-4. Первый опытный образец во время заводских испытаний потерпел аварию. Вторая опытная машина в мае 1938 г.

успешно прошла летные испытания на гидробазе НИИ авиации ВМФ в Севастополе. Зимой машина эксплуатировалась на лыжном шасси. По результатам опытной эксплуатации было запланировано построить опытную партию из 30 машин МУ-4.

Параллельно с испытаниями МУ-4 шла разработка летающей лодки МУ-5 с более мощным двигателем МВ-6. Вооружение лодки состояло из одного пулемета и 100 кг бомб. После предъявления комиссии макетного образца МУ-5 15 ноября 1938 г. было рекомендовано построить опытный образец. Однако в это время главный конструктор Н.Г. Михельсон и часть его сотрудников были репрессированы, а все работы по МУ-4 и МУ-5 прекратились.

Характеристики МУ-4: экипаж – 2 человека, силовая установка – 1 х МГ-11Ф мощностью 190 л. е., размах верхнего крыла – 12,0 м, нижнего крыла – 9,0 м и площадь крыльев – 33,0 м2, длина – 8,7 м, высота – 3,7 м, вес пустого – 989 кг, взлетный вес – 1256 кг, максимальная скорость – 173 км/ч, практический потолок – 3400 м.

В конце 1941 г. под руководством Н.Н. Поликарпова началась разработка бомбардировщика НБ (ночной бомбардировщик), которым предполагалось заменить бомбардировщики ДБ-3. Самолет оснащался двумя двигателями, имел разнесенное вертикальное оперение и большой фюзеляжный бомбоотсек, в который можно было подвесить бомбу весом 5000 кг. Работа велась в эвакуации, в Новосибирске, поэтому проектирование самолета закончили только к сентябрю 1942 г.

Постройка опытного образца самолета завершилась осенью 1943 г., но потом его еще долго дорабатывали. Первый полет машины с двигателями АШ-82ФНВ состоялся 23 мая 1944 г., заводские испытания проводились в августе. Помимо бомбардировочного варианта разрабатывался вариант военно-транспортного самолета с двигателями АШ-82 и переделанным фюзеляжем, в который через специальный люк можно было загружать крупногабаритную военную технику. Однако в связи со смертью Н.Н. Поликарпова все работы по НБ были прекращены, хотя по многим параметрам НБ превосходил бомбардировщик ДБ-3.

Характеристики НБ: экипаж – 5 человек, силовая установка – 2 х АШ-82ФН мощностью по 1850 л. е., размах крыла – 21,5 м и его площадь – 58,1 м2, длина – 15,3 м, вес пустого – 8843 кг, взлетный вес – 13 800 кг, максимальная скорость – 510 км/ч, дальность – 3030 км, скороподъемность – 417 м/мин, практический потолок – 6150 м, вооружение – 3 пулемета УБ калибра 12,7 мм и 5000 кг бомб.

В 1935 г. под руководством В.В. Никитина построили одноместный тренировочный самолет НВ-2 с двигателем М-11. Он обладал отличными летными качествами и использовался в аэроклубах для тренировки летчиков-инструкторов.

Модификация самолета под обозначением НВ-2бис (УТИ-5) с двигателем МГ-31 разрабатывалась в 1938 г. по заказу ВВС. Самолет, вооруженный одним пулеметом ШКАС, предназначался для учебно-тренировочных целей, всего было заказано 20 самолетов.

Характеристики НВ-2: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х М-11 мощностью 100 л. е., размах крыла – 8,6 м и его площадь – 11,0 м2, длина – 6,15 м, высота – 2,14 м, вес пустого – 385 кг, взлетный вес – 750 кг, максимальная скорость – 230 км/ч, дальность – 320 км, практический потолок – 5800 м.

В 1936 г. под руководством В.В. Никитина был разработан однопоплавковый биплан-амфибия НВ-4 с двигателем М-11. Во время испытаний самолет продемонстрировал хорошие летные характеристики. НВ-4 стал прототипом при разработке В.В. Никитиным проекта военного варианта самолета, который он представил в 1939 г. на конкурс корабельных самолетов-разведчиков КОР-2. Однако по результатам конкурса в серию пошел самолет Бе-4 Г.М. Бериева.

Характеристики НВ-4: экипаж – 2 человека, силовая установка – 1 х М-11 мощностью 100 л. е., размах крыла – 10,9 м и его площадь – 28,5 м2, длина – 8,7 м, вес пустого – 825 кг, взлетный вес – 1090 кг, максимальная скорость – 160 км/ч.

Разработка одноместного пикирующего бомбардировщика ОПБ-5 началась в 1938 г. под руководством С.А. Кочеригина. Вооружение самолета составляли четыре пулемета и одна 500-кг бомба, которая располагалась в бомбовом отсеке, а во время атаки наземной цели с помощью параллелограммного механизма выдвигалась из бомбоотсека. К испытаниям опытного образца, оснащенного двигателем М-90, планировали приступить в первой половине 1941 г., однако из-за отсутствия доведенного двигателя пришлось переделать машину под двигатель М-89. В процессе испытаний возникли проблемы и с этим двигателем.

В условиях начавшейся войны работы по ОПБ-5 фактически прекратились, но самолет все-таки включили в план опытного самолетостроения на 1942 г. В соответствии с этим планом ОПБ-5 с двигателем М-90 должен быть предъявлен на госиспытания к 1 марта 1942 г. Но в условиях полной занятости производственной базы выпуском серийных самолетов пикировщик ОПБ-5 так и не удалось построить в полном объеме. Во второй половине 1942 г. работы по ОПБ-5 были прекращены, конструкторское бюро С.А. Кочеригина расформировано, а самого С.А. Кочеригина назначили главным редактором БНТ ЦАГИ.

Характеристики ОПБ-5: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х М-90 мощностью 1725 л. е., размах крыла – 10,4 м, длина – 8,28 м, вес пустого – 2546 кг, взлетный вес – 3842 кг, максимальная скорость – 600 км/ч, дальность – 660 км, скороподъемность – 864 м/мин, практический потолок – 9900 м, вооружение – 2 пулемета БС калибра 12,7 мм, 2 пулемета ШКАС калибра 7,62 мм и одна 500-кг бомба.

В мае 1940 г. командование ВВС РККА приняло решение о срочной переделке высотного истребителя ВИ-100 в пикирующий бомбардировщик. Серийное производство пикирующего бомбардировщика под обозначением ПБ-100 началось 23 июня 1940 г., хотя еще не был построен даже опытный образец. К концу того же года был готов первый серийный пикировщик, получивший обозначение Пе-2, в июне 1941 г. на вооружении ВВС состояло 458 машин Пе-2, а общий выпуск к декабрю составил 1626 экземпляров. Пе-2 сразу же стал одним из основных самолетов бомбардировочной авиации, выполняя помимо основной функции также и функции истребителя и разведчика.