14 апреля 1940 года эскизный проект одномоторного одноместного пикирующего бомбардировщика (ОПБ) со звездообразным мотором М-90 представило заказчику ОКБ С.А. Кочеригина, 20 мая был предъявлен макет, который был утвержден авторитетной комиссией. Пикировщик представлял собой одноместный низкоплан смешанной конструкции с крылом типа обратной чайки. Бомба массой 500 кг была скрыта в фюзеляже и сбрасывалась с помощью параллелограммного механизма, выводящего ее за пределы диска винта. Под крылом имелись два держателя, обеспечивавшие подвеску двух бомб типа ФАБ-250. Стрелковое вооружение состояло из четырех синхронных пулеметов: двух БС и двух ШКАС. При полетном весе самолета 3800 кг предполагалось получить скорость 600 км/ч на высоте 7000 м, предельную дальность — 1100 км. ОПБ Кочеригина разительно напоминает улучшенный вариант успевшей прославиться немецкой «штуки». Да и параллелограммный механизм скопировали с нее же. В заключении по проекту начальник ГУАС КА комдив П.А. Алексеев отмечал: «Опыт последних боевых операций с полной очевидностью подтверждает необходимость иметь в составе ВВС пикирующий бомбардировщик данного класса, так как в этом самолете сочетается большая скорость с возможностью прицельного бомбометания по укрепленным точкам бомбами большой разрушительной силы весом 500 кг, допуская в перегрузочном варианте бомбовое вооружение в 700 кг. По своей схеме и конструкции самолет ОПБ является близким к семье истребительных самолетов, а потому может быть использован после окончания основной боевой задачи по бомбометанию в качестве самолета воздушного боя».

Несмотря на большой интерес со стороны ВВС, работы по ОПБ разворачивались медленно, в основном, из-за отсутствия мотора М-90 и загруженности завода №-156, где работала команда С.А. Кочеригина, приоритетными заказами НКВД. Конструктор переработал свой проект под двигатель АМ-37, но его сняли с производства. Вся эта бодяга тянулась до середины 1942 года, после чего Кочеригина задвинули на должность главного редактора БНТ НКАП.

Советский аналог «штуки» так и не появился. Впрочем, было из чего выбирать…

Работы по совершенствованию бомбардировщика СБ, после разгрома туполевского КБ, поручили А.А. Архангельскому. Он должен был провести глубокую модернизацию самолета с целью научить его пикировать и летать со скоростью 500 км/ч, а лучше — 600 км/ч.

В октябре 1940 года начались заводские испытания опытного бомбардировщика СБ-PK (Ар-2) с двигателями М-105Р (взлетная мощность 1100 л.с.) и «облагороженной» аэродинамикой. На нем были установлены ограничитель перегрузки, автомат вывода из пикирования, специальные бомбодержатели ПБ-3, обеспечивавшие безопасный выход авиабомбы из бомболюка и решетчатые аэродинамические тормоза «по типу Ju-88». Самолет при нормальном полетном весе 6650 кг на высоте 4700 м развивал скорость 480 км/ч, крейсерская скорость составила — 320 км/ч, дальность полета — 1500 км, потолок — 10 000 м. Длина пробега с взлетным весом 7100 кг равнялась 340 м. Время набора высоты 5000 м составило 7,1 минуты.

Максимальная бомбовая нагрузка возросла до 1500 кг, нормальная — 1000 кг. Причем все полторы тонны «полезного груза» можно было сбросить как с горизонтального полета, так и с пикирования, как с внутренних, так и с крыльевых бомбодержателей. Была увеличена возможность подвески бомб крупного калибра, например можно было взять на борт три ФАБ-500, или четыре ФАБ-250, или двенадцать ФАБ-100, а можно — четыре контейнера на 1200 кг боевых отравляющих веществ. Самолет устойчиво пикировал на скорости 550 км/ч под углами до 75 градусов. Оборонительное стрелковое вооружение, по-прежнему, состояло из четырех пулеметов ШКАС в стандартной конфигурации.

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 и: «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».