В числе проектов, разрабатывавшихся в КБ Поликарпова накануне Второй мировой войны, значились не только истребители. Так, в 1936 году Поликарпов принял участие в неофициальном конкурсе на создание самолета поля боя, известном как «Сталинское задание», под девизом «Иванов», при этом его проект был наряду с проектами П. Сухого и И. Немана рекомендован к постройке опытного образца.

В соответствии с техническим заданием (предусматривавшим максимальную скорость 350–400 км/ч, потолок 9000–10 000 м и дальность до 2000 км) конструкторы обещали скорость не менее 400 км/ч и потолок более 9000 м, дальность, правда, предполагалась меньшая – до 1500 км. При этом предполагалось, что «Иванов» будет нести от шести до девяти 7,62-мм пулеметов, поднимать до 400 кг бомб и до 10 ракетных снарядов. В целом проект предусматривал возможность выпуска в нескольких модификациях – разведчика, бомбардировщика, истребителя сопровождения и штурмовика, с возможностью усиления вооружения установкой двух 20-мм пушек ШВАК.

Постройка опытного самолета не обошлась без осложнений: начата она была на горьковском заводе № 21, а продолжена на выделенном под выпуск ряда опытных самолетов заводе № 156 – ранее заводе опытных конструкций (ЗОК) ЦАГИ, главным конструктором которого был назначен Поликарпов после ареста А.Н. Туполева. 3 августа 1938 года самолет совершил первый полет. Несмотря на проявлявшиеся в ходе полетов технические неполадки, отзывы испытателей в целом были положительными, а в 1939 году на самолет был установлен 1200-сильный мотор М-63Р. Однако к осени 1939 года уже прошел государственные испытания самолет П. Сухого, впоследствии запущенный в серию под наименованием Су-2, к тому же М-63Р все еще оставался достаточно «сырым» и ненадежным. Проект «Иванов» Поликарпова потерял актуальность, и работы по нему постепенно были прекращены.

«Иванов», впрочем, был не единственным проектом бомбардировщика, разрабатывавшимся коллективом Поликарпова. Еще в 1936 году в КБ была начата работа над самолетом СВБ (скоростной высотный бомбардировщик), который, согласно расчетам, должен был иметь скорость 520–550 км/ч. Но далее проектирования дело не продвинулось – ставку сделали на модернизацию находящегося в производстве СБ, а на базе СВБ был предложен проект двухместного двухмоторного воздушного истребителя танков (ВИТ-1), в свою очередь также рассматриваемый в трех вариантах – собственно ВИТ, ближнего скоростного бомбардировщика (БСБ) и многоместного пушечного истребителя МПИ.

В октябре 1937 года был построен ВИТ-1(МПИ), который нес две 37-мм и одну 20-мм пушки и должен было поднимать до 1600 кг бомб.

Испытания ВИТ-1 продлились до середины 1939 года и были прекращены в связи с большим количеством дефектов и несоответствия полученных характеристик заданным вследствие недостаточной мощности 960-сильных моторов М-103.

Уже в мае 1938 года был построен усовершенствованный вариант самолета – ВИТ-2. Он предусматривал усиление вооружения, в состав которого должны были входить две 37-мм пушки ШФК-37 в корневой части крыла и две подвижных 20-мм пушки ШВАК – в носовой части самолета и на турели воздушного стрелка, и установку новых двигателей М-105 мощностью 1050 л.с.

Трехместный двухмоторный моноплан с разнесенным оперением развивал скорость до 450 км/ч у земли и 513 км/ч на высоте 4500 м, был способен атаковать наземные цели в пикировании при углах до 40° на дистанции 400–450 м, что для своего времени делало машину достаточно перспективной для борьбы с бронетехникой противника.

Однако по итогам испытаний было рекомендовано для серийного выпуска создать на базе машины пикирующий бомбардировщик, впоследствии обозначавшийся как СПБ. Вооружение сократили до 7,62-мм пулемета ШКАС в кабине штурмана и оборонительного 12,7-мм пулемета УБТ на турели воздушного стрелка, при этом самолет должен был поднимать 800 кг бомб во внутреннем бомбоотсеке и до 700 кг или «в перегруз» одну бомбу весом 1000 кг на внешней подвеске.

Первые испытательные полеты дали в целом обнадеживающие результаты, в частности самолет продемонстрировал хорошие взлетно-посадочные характеристики, а скорость достигла отметки 520 км/ч. Однако ряд отказов и аварий, в том числе две катастрофы, произошедшие 27 апреля и 30 июля 1940 года, усугубили и без того не слишком благожелательное отношение руководства НКАП и ВВС к машине. Стоит также принимать во внимание и достаточно неопределенное положение Поликарпова, именно в этот период потерявшего ряд сотрудников при передаче их в новое КБ под руководством Микояна. Кроме того, отсутствие «закрепленного» производства и необходимость организации постройки новых машин на различных авиазаводах не способствовали ни укреплению связей с промышленностью, ни ответственному отношению и соответственно качеству опытной продукции, особенно с учетом не самой высокой квалификации рабочих советской авиационной промышленности. К тому же Поликарпов оказался одним из первых, кто установил на свою машину еще «сырые» двигатели М-105, отказы которых, вполне вероятно, и послужили истинной причиной летных происшествий. Тем не менее, не углубляясь в истинные причины имеющихся проблем, начальник Главного управления авиационного снабжения (ГУАС) РККА П. Алексеев еще в конце мая сделал вывод, что из СПБ «видно, ничего не выйдет», а 29 июля 1940-го приказом наркома авиапромышленности А. Шахурина было предписано «дальнейшие заводские испытания самолетов СПБ прекратить».

Параллельно с серией ВИТ Поликарповым велась работа и над двухмоторным истребителем. Эскизный проект самолета был готов в сентябре 1940 года. Вооружение будущего истребителя Поликарповым предлагалось в двух комбинациях: две 20-мм пушки ШВАК в сочетании с парой 12,7-мм пулеметов и оборонительным ШКАС на турели или две 37-мм пушки ШФК-37 и четыре наступательных и один оборонительный пулемет ШКАС.

Первые полеты ТИС (тяжелый истребитель сопровождения) совершил уже после начала войны – в конце августа 1941 года. Цельнометаллический самолет с двигателями АМ-37 развивал скорость до 535 км/ч (предполагалось добиться ее увеличения до 650 км/ч). Экипаж в составе летчика и стрелка был защищен бронеплитами, предусматривалась установка достаточно мощного вооружения – двух пушек ШВАК, двух 12.7-мм пулеметов УБ и нескольких пулеметов ШКАС.

Однако в связи с эвакуацией осенью – зимой 1941 года в Новосибирск испытания самолета были прерваны. Возобновление их на новом месте существенно затянулось вследствие возникших сложностей с организацией опытного производства в неприспособленных условиях, но и после начала полетов неоднократно прерывались из-за низкой надежности моторов, которые к тому же не могли обеспечить ожидаемые характеристики.

В 1943 году Поликарпов предложил модернизированный самолет, перепроектированный под более мощные двигатели АМ-39. У машины была, кроме того, несколько улучшена аэродинамика – в том числе за счет облагораживания моторных гондол. При этом ТИС «МА» имел и усиленный комплект вооружения, состоящего из носовой батареи из двух пушек ШВАК, двух пушек калибра 45 мм или 37 мм в центроплане и оборонительного пулемета УБ. При этом на внешней подвеске самолет мог нести две бомбы по 500 кг. Расчетная скорость должна была равняться 650 км/ч на высоте 7150 м, скороподъёмность 781 м/мин.