Чрезмерная задняя центровка ДБ-Зф делала самолет неустойчивым и трудным в пилотировании, отработанные газы двигателей поступали в кабину пилота, на разворотах сами собой открывались створки бомболюка, прицел ОПБ-1М мешал штурману стрелять из нижнего пулемета, абсолютное большинство машин выпускалось без автопилота, радиовысотомера и радиокомпаса. Герой Советского Союза А.И. Молодчий вспоминал:

«Автопилота на самолете нет, а по своей природе Ил-4 неустойчив, каждую секунду норовит завалиться в крен, уйти с курса, задрать или опустить нос. Нужно беспрерывно крутить штурвал… Гул моторов, однообразные движения штурвалом то вправо, то влево, на себя, от себя укачивают, прямо-таки убаюкивают. И летчик как будто и с открытыми глазами сидит, но приборов не видит. Его сознание на миг отключается. Спит человек. Сон этот длится секунду, может, две, но тут же, мгновенно очнувшись, кажется тебе: спал вечность! А поэтому руки начинают бессознательно крутить штурвал, и не всегда в ту сторону, куда нужно… Все это хорошо знали, но выдержать постоянное напряжение в длительных полетах не могли. Это было выше физических сил. Насколько штурмовик был хорош, настолько наш бомбардировщик, мягко говоря, был не очень хорош».

В акте по результатам очередных государственных испытаний, проходивших в сентябре — октябре 1940 года, констатировалось: «Самолет стоит ниже Ю-88, До-215 и «Норт Америкен», и надежность также ниже».

В конце концов назрел принципиальный вопрос о боевой ценности бомбардировщика С.В. Ильюшина и замене его на что-нибудь более приличное. Но, оказалось, что выбирать не из чего. В ноябре был возобновлен выпуск доведенных до ума моторов М-88Б, ими стали оснащаться все серийные ДБ-Зф. Дефекты самолета медленно, но устранялись. Он потяжелел почти на тонну, поэтому скорость выросла незначительно и составила около 400 км/ч на высоте 4500 м и 335 км/ч у земли; потолок — 10 000 м, дальность полета — 3300 км, предельная бомбовая нагрузка — 2500 кг (1000 кг — на внутренней подвеске). По совокупности параметров самолет не уступал большинству зарубежных аналогов, созданных во второй половине 30-х годов, обладал высокой энерговооруженностью и великолепной скороподъемностью. Еще одним козырем Ильюшина была высокая технологичность машины, благодаря которой ДБ-Зф/Ил-4 выпускали до конца Второй мировой войны.

Конкуренцию ДБ-Зф перед войной пытался составить «сверхдальний» ДБ-240 (Ер-2) — переделка в бомбовоз двухмоторного пассажирского самолета «Сталь-7» конструкции P.Л. Бартини с крылом типа «обратная чайка». После того, как в январе 1938 года «фашистского шпиона» арестовали, машину хотели просто сжечь, но затем передумали. 29 июля 1939 года постановлением Комитета обороны №-227 было утверждено техническое задание на бомбардировщик, развивающий максимальную скорость 500 км/ч, с дальностью полета 5000 км — дабы иметь возможность бомбить Мальту или самое логово «поджигателей войны» — Лондон — смотря по обстоятельствам. В грузовом отсеке должны были помещаться четыре бомбы калибра 250 кг или такое же количество 500-кг фугасок. В то время как в фюзеляже «ила» можно было подвесить лишь десять бомб ФАБ-100 или ФАБ-50.

Работу поручили ОКБ-240 под руководством В.Г. Ермолаева, организованному в системе Гражданского Воздушного Флота. Ему предстояло превратить смешанную конструкцию в металлическую, сохранив общую схему, размеры, другие параметры и представить первый экземпляр машины не позднее 10 апреля 1940 года. Выдающихся летных данных намечалось достичь путем установки двух двигателей М-106 мощностью 1350 л.с. Однако М-106 к требуемому сроку довести не удалось. Помешали серьезные эксплуатационные дефекты: тряска на переходных режимах работы, детонация топлива, освинцовывание свечей, дымление, выброс масла и так далее, и так далее, и так далее (с М-106, на который вначале возлагали большие надежды, промучились до конца 1942 года, потом махнули рукой). Конструкторам пришлось удовольствоваться менее выгодным мотором М-105 с взлетной мощностью 1100 л.с. и высотностью 4000 м.

Первый полет ДБ-240 состоялся 14 мая 1940 года. Самолет продемонстрировал неплохие летные данные, но до заветных 500 км/ч весьма не дотягивал: «пустой» бомбардировщик при взлетной массе 7076 кг развивал максимальную скорость полета 473 км/ч. Стрелковое вооружение состояло из носовой и люковой установок с 7,62-мм пулеметами ШКАС и верхней турели с 12,7-мм пулеметом Березина. Бомбардировочное вооружение включало две наружные балки с возможностью подвески бомб калибра от 100 до 1000 кг. Внутри бомбоотсека была смонтирована пара кассетных бомбодержателей, предназначенных для подвески четырех бомб ФАБ-250 или ФАБ-500, а также четыре бомбодержателя для подвески 12 бомб ФАБ-50 или ФАБ-100. Максимальная бомбовая нагрузка — 4000 кг (две ФАБ-1000 снаружи и четыре ФАБ-500 на внутренней подвеске). Экипаж — 4 человека.

На основании бодрых докладов Ермолаева и начальника ГУ ГВФ B.C. Молокова, опираясь на, мягко говоря, слегка подтасованные отчеты, не дожидаясь государственных испытаний (даже окончания заводских испытаний ждать не стали), правительством было принято решение о развертывании серийного производства ДБ-240 на воронежском авиазаводе №-18. Постановление Комитета обороны от 29 мая 1940 года предписывало выпустить в том же году 70 бомбардировщиков, а в 1941 году построить 800 самолетов.

После рекордно-зачетных полетов на максимальную дальность ДБ-240 в конце сентября 1940 года поступил на испытания в НИИ ВВС, в ходе которых военные поняли, что им подсовывают не совсем то, что было заказано (в чем нет ничего удивительного, если вспомнить, что в проект закладывались более мощные моторы). По скорости полета самолет оказался не лучше ДБ-Зф. Потолок «Ера» составил 7700 м, а ильюшинская машина легко забиралась гораздо выше. Время набора высоты 5000 м превышало 30 минут, у Ил-4–17,5 минуты. Лишь дальность полета, да емкость бомбового отсека выделяли ермолаевский бомбардировщик в лучшую сторону, однако с полной бомбовой и топливной загрузкой он едва мог оторваться от земли. Причем для взлета 13-тонной машины требовалось наличие бетонной полосы длиной не менее 1200 м. В докладе главного инженера ВВС генерал-лейтенанта Репина отмечался длинный перечень технических недостатков самолета, главными из которых были названы: недостаточная продольная и поперечная устойчивость, слишком тяжелое управление, ненадежная работа тормозов и бомбосбрасывателей, несоответствие размера колес основных стоек шасси полетной массе самолета, отсутствие протектора на бензобаках, перегрев масла и воды, трещины выхлопных коллекторов. Ввиду отсутствия крупнокалиберных пулеметов БТ, в верхней установке пришлось установить еще один ШКАС. Между тем, завод №-18, преодолевая трудности и «узкие места», осваивал выпуск серии, выкатывая из цехов непригодные к эксплуатации машины.

В ноябре 1940 года В.Г. Ермолаев получил приказ переоборудовать свой бомбардировщик под моторы жидкостного охлаждения АМ-35А, АМ-37 и авиационные дизели М-40Ф. Срочно. Вслед за этим последовало решение правительства о прекращении производства Ер-2 с двигателями М-105. Уже готовые и еще находящиеся «на стапеле» машины предписывалось, после устранения дефектов, усугубленных «исключительно небрежной и поспешной сборкой самолетов», передать в войска с ограничением взлетного веса 12 000 кг. Однако проходили месяцы, а выпихнуть «еры» с территории завода в войска никак не удавалось. Первые экземпляры ВВС приняли только в июне 1941 года, семидесятый — в сентябре. К началу войны ни один из бомбардировщиков «нового типа» так и не поступил на вооружение строевых частей. В конце концов были сформированы два полка ДВА, укомплектованные на начало августа 60 машинами. Об их оценке членами экипажей можно судить по докладу комиссара 420-го полка старшего политрука Докаленко: «Летный состав высказывает определенное настроение в отношении надежности материальной части. Летчики и штурманы говорят, что хорошо бы их перевести в другой род авиации». Летный состав можно понять: по состоянию на 13 августа 1941 года два новеньких самолета разбились, еще шесть сгорели в воздухе вследствие самовозгорания двигателей, два экипажа погибли в полном составе, десять человек получили ожоги. К этому времени интерес к сверхдальнему бомбардировщику у советского руководства пропал окончательно. КБ Ермолаева, кочуя в эвакуации с завода на завод, так и не сумело довести свою машину до состояния, пригодного к массовой серии.