Первый серийный ближний бомбардировщик ББ-22 (он же Як-2) завод №-1 смог предъявить лишь в марте 1940 года. Полетный вес машины вырос до 5660 кг, потолок снизился с 10 000 до 8900 м, а максимальная скорость на высоте 5000 м — до 515 км/ч — опять же без бомбовой нагрузки. Удельная нагрузка на крыло возросла до 192,5 кг/ кв.м. Стрелковое вооружение состояло из «кормового» пулемета на выдвижной шкворневой установке. В бомбовом отсеке подвешивались две ФАБ-50 или ФАБ-100, либо 20 осколочных бомб; под крылом имелось два держателя для ФАБ-50 или ФАБ-100. Без бомб на внешней подвеске ББ-22 развивал 478 км/ч (причем в этом варианте в бомбо-отсек нельзя было взять больше 200 кг, иначе самолет из-за смещения центра тяжести опрокидывался «на спину»). А при наличии 400 кг «в брюхе» и 200 кг под крыльями (для равновесия), самолет выжимал не более 445 км/ч — как и «настоящий» бомбардировщик СБ. Для парадных показов и государственных комиссий планер самолета тщательно шпатлевали перед покраской и полировали после нее, выигрывая дополнительные километры в час. В машинах серийного исполнения между многочисленными щелями гулял ветер, заметно ухудшая аэродинамику.

В октябре 1940 года на Тушинском заводе №-81 начался выпуск модернизированного ББ-22 бис (Як-4) с двигателями М-105 и подвесными бензобаками. Летные характеристики несколько улучшились, но еще больше вырос взлетный вес и нагрузка на крыло. Пилоты отмечали, что с выключенными моторами «машина планирует камнем». Из-за особенностей центровки войсковых летчиков учили вначале сбрасывать бомбы внутренней подвески, а уж затем — внешней. Втиснутый между крыльями штурман мог беспрепятственно вести наблюдение только вверх.

Тем не менее заказ на 1941 год предусматривал выпуск 1300 бомбардировщиков Яковлева. Кроме того, из самолета пытались сделать пикировщик, разведчик, истребитель сопровождения, но ничего из этих затей не получилось.

В феврале 1941 года ББ-22 сняли с производства, остановившись на отметке 201 экземпляр. Около 180 машин, состоявших на вооружении трёх авиационных полков, приняли участие в боевых действиях, все они были потеряны через полтора месяца после начала войны.

B.C. Ильюшин 19 мая 1939 года выкатил на заводские испытания модификацию дальнего бомбардировщика ДБ-3 с двигателями М-88. Первые же полеты показали, что из-за многочисленных дефектов винтомоторная установка непригодна к эксплуатации. Поэтому на государственные испытания был представлен самолет с двигателями М-87Б и более низкими, чем мечталось, характеристиками. При взлетной массе 7660 кг с 1000 кг бомб на высоте 5400 м удалось достичь скорости 445 км/ч, а максимальная дальность составила 3500 км. Машина, как уже говорилось, стала технологичнее, удобнее в эксплуатации и заметно «живучее». Кроме бронеспинки сиденья летчика, стали бронировать и место стрелка. Несколько эффективнее стало оборонительное вооружение (хотя пулеметы УльтраШкас распространения не получили: они рассыпались от собственной скорострельности). Верхняя стрелковая установка была оснащена экранированной турелью МВ-3 конструкции Г.М. Можаровского и И.В. Веневидова. Колпак турели был снабжен аэродинамическими компенсаторами, уравновешивающими действие воздушного потока и значительно уменьшающими усилия, необходимые для вращения турели. Нижняя установка МВ-2 имела выдвигающийся пулемет с перископическим прицелом, благодаря которому стрелок получал обзор нижней части задней полусферы. Правда, стрелок по-прежнему оставался в «единственном экземпляре» (второго ввели в штат во второй половине 1941 года). Довольно долго в Техническом совете НКАП спорили о том, какого типа предпочтительнее использовать антиобледенительную систему — химическую товарища Фейгельсона или термическую товарища Зуева. В итоге, сошлись на той, что скопировали с Ju-88.

Бомбардировщик стал называться ДБ-Зф (Ил-4).

Директора заводов №-39 и №-18 за два месяца до начала государственных испытаний получили приказ перестроить производство под технологически новые машины и уже в четвертом квартале 1939 года построить 870 ДБ-3 с моторами М-87 и М-88, а с января 1940 года полностью перейти на выпуск модифицированных машин. Запуск в массовую серию конструктивно недоведенного бомбардировщика с капризными «саморазрушающимися» двигателями привел к тому, что на протяжении шести месяцев авиапромышленность выдавала самолеты, практически непригодные к использованию. Несмотря на все ухищрения производственников, военные категорически не хотели принимать машину «Ф», а 7 мая 1940 года начальник ВВС и вовсе приказал прекратить оформление и оплату самолетов, сделанных заводами №-39 и №-18, «как неполноценных». На следующий день грянул приказ НКАП, в котором, в частности, говорилось:

«Совершенно нетерпимое положение с выполнением плана и, в первую очередь, на ведущем заводе №-39, явилось результатом безответственного отношения к выполнению государственного задания со стороны директора завода тов. Журавлева и главного конструктора тов. Ильюшина. Передав в серийное производство не оконченную доводками машину, главный конструктор тов. Ильюшин растянул доработку машины на очень длительный срок, и даже в настоящее время нет уверенности в полной ее доработке, так как у руководства завода №-39 и главного конструктора тов. Ильюшина до сих пор нет продуманного четкого плана по доводке самолета ДБ-ЗФ. Коллегия особенно отметила невыполнение установленного правительством задания по скоростям. Вместе с тем со стороны главного конструктора тов. Ильюшина и директора завода тов. Журавлева не было принято должных мер к ускорению передачи самолета ДБ-ЗФ на госиспытания».

Одновременно нарком А.И. Шахурин написал докладную И.В. Сталину, обещая исправить все недостатки и представить на государственные испытания «улучшенный образец» бомбардировщика. Иосиф Виссарионович велел Наркомату' обороны временно принимать у заводов самолеты «с пониженными данными». Однако авторитет С.В. Ильюшина, как Главного конструктора, в глазах партийного и военного генералитета падал. В июле 1940 года было принято решение о запуске в серию на заводе №-18 дальнего бомбардировщика В.Г. Ермолаева, в августе — об остановке производства двигателей М-88. Зимняя война выявила еще целый букет «детских болезней». Летчики Байдуков и Юмашев писали Шахурину:

«За время участия в боевых действиях на Северо-Западном фронте замечены следующие недостатки по самолету ДБ-3 с М-87, который нами эксплуатировался:

По мотору М-87Б — полно (разрушениередуктора за 17 ч, заклинение вала за 29 ч, прогар поршня за 20 ч, заедание сектора газа из-за обмерзания заслонки радиатора, забивается всасывающий патрубок на рулежке, обледенение жалюзи, свечи низкого качества, альфометры врут, маслорадиаторы замерзают, перегрев мотора на земле и переохлаждение на крейсерской скорости).

По самолету ДБ-3: 1. Задняя центровка (продольная неустойчивость); 2. Бензин перетекает из бака в бак, что неприятно в слепом полете; 3. Бензобаки одной группы имеют неодинаковую выработку; 4. Лыжи сильно примерзают, нужно 8–10 чел. качать и форсаж при страгивании; 5. Гироскопы от трубок Вентури работают очень вяло даже на 220–240 км/ч; 6. Трубки Вентури при обледенении выходят из строя, и при отказе автопилота слепой полет невозможен; 7. Приборы расположены скверно; 8. Освещение кабин не позволяет видеть некоторые приборы; 9. При полностью включенном освещении отсвечивает на лобовое стекло; 10. Рычаги шасси, форсажа и винта поставлены вразнобой; 11. Скверно стопорятся рычаги форсажа и легкого шага; 12. Антиобледенители винтов капризны, отвлекают штурмана, который качает; 13. Нейтральным газом не обеспечены все группы бензобаков; 14. При обледенении лед пробивает стекло кабины штурмана; 15. При обледенении штурманская кабина настолько обмерзает, что шторки заедают, а пулемет не стреляет; 16. Хвостовая огневая точка не обеспечивает защиты; 17. Так как берут 4 члена экипажа, надо дополнительный кислородный прибор и телефон».