Боевая живучесть бомбардировщиков снижалась отсутствием протектирования бензобаков. Самолет обычно загорался от второй очереди. Первая прошивала баки, бензин растекался по центроплану, а от второй очереди пары вспыхивали. Огонь перебрасывался в пилотскую кабину. Если летчик открывал фонарь, его тут же охватывало пламенем. Советские комбинезоны пропитывались бензином; человек продолжал гореть, уже вися на лямках парашюта. Основные потери СБ несли именно от пожаров в воздухе. Поэтому требовали ввести в центроплане противопожарные перегородки, протестировать баки. Потери личного состава предлагали снизить введением бронезащиты, в первую очередь – для пилота.
Настойчиво добивались дублирования или перемещения лебедки аварийного выпуска шасси от стрелка к пилоту. При ранении стрелка и повреждении пневмосистемы садиться приходилось исключительно «на брюхо». При этом обычно разбивали нижнюю часть фюзеляжа и створки бомболюков. Предлагалось даже сделать низ фюзеляжа отъемным.
На просторах Китая часто возникали трудности с навигацией. Работу штурмана существенно облегчил бы радиокомпас.
Имелись проблемы с обслуживанием и ремонтом. Чтобы залатать пробитый центропланный бензобак, надо было отстыковать плоскость, снять маслобак, бензоколлектор и два внутренних подкоса. На это четырем механикам требовались двое суток. В отчете бригады завода № 22, побывавшей в Испании, честно записано: «…с точки зрения ремонта конструкции самолет мало приспособлен».
Несмотря на поступающую с фронтов информацию и соответствующие требования УВВС, к весне 1938 г. СБ мало изменился по сравнению с сериями 1936 г. По мнению специалистов НИИ ВВС оборонительное вооружение являлось недостаточно мощным и малоэффективным, бомбовая нагрузка была маловата для самолета таких габаритов, электрооборудование «осталось на уровне 1935 г.». Кабины были все так же тесны и неудобны, крыло по-прежнему клепали заклепками с чечевичной головкой. Более того, аэродинамика бомбардировщика ухудшилась из-за изменения окраски. Если в 1936-37 годах СБ покрывали сравнительно гладкой светло-серой эмалью, то с начала 1938 г. перешли на «серебрянку» – алюминиевый порошок с лаком. Новое покрытие лучше держалось на металле, но являлось более шероховатым. Кроме того, через некоторое время бомбардировщики приобретали неопрятный вид – грязь и копоть от выхлопов въедались в «серебрянку» и удалялись с большим трудом.
В 1938 г. на СБ стали монтировать более мощные двигатели М-103. Этот мотор являлся дальнейшим развитием конструкции М-100. На нем для повышения номинальной мощности до 960 л.с. увеличили степень сжатия и провели небольшое форсирование по оборотам. За счет изменения привода к центробежному нагнетателю подняли наддув, увеличив расчетную высоту с 3300 до 4000 м.
По-видимому, впервые М-103 установили на экспериментальном самолете СБ-бис. На нем смонтировали пару М-103 с винтами ВИШ-2. Радиаторы были новые, но тоже лобового типа. Изменили и капотирование радиаторов и моторов. Самолет имел и еще ряд отличий от серийных «собратьев». Например, увеличенную кабину штурмана, оснащенную вторым управлением, большее по размеру костыльное колесо и измененное (электрогидравлическое) управление шасси, закрылками и совками капотов. Что-то из этого отбросили, что-то одобрили. СБ-бис испытывался в НИИ ВВС 15-21 сентября 1937 г. В 25-м по счету полете машина потерпела аварию.
Установка новых моторов поначалу почти не добавила скорости, поскольку ее еще не довели, кроме того, увеличенная кабина штурмана подняла лобовое сопротивление. В придачу возрос вес, а профиль крыла оказался искаженным производственниками. Разбег вырос, скороподъемность ухудшилась. Пилотирование из штурманской кабины сочли крайне неудобным. Можно было лишь взлетать и с изрядным трудом садиться. При этом на посадке штурвал упирался в грудь штурману. Звуковая сигнализация о невыходе шасси оказалась бесполезной – ее попросту не было слышно. Так что СБ-бис оказался лишь стендом для проверки некоторых конструкторских идей.
Затем М-103 установили на опытном самолете СБ-бис2 (в документах встречается и написание СБ-бис-2). От серийных машин он отличался лишь моторами М-103 с винтами ВИШ-2 и полировкой поверхности крыла. СБ-бис2 испытывали в НИИ ВВС с 13 октября 1937 г. по 1 марта 1938 г. на лыжах. Летал на нем пилот Липкин. Моторы дали прибавку в весе пустого самолета в 42 кг. Увеличение тяги повысило максимальную скорость на 10-12 км/ч при сохранении примерно такого же расхода горючего. Кроме того, уменьшился разбег. Хотя при наборе высоты моторы перегревались, а на планировании переохлаждались, специалисты НИИ ВВС сочли возможным рекомендовать их для серии. В выводах отчета записано: «Считать необходимым перейти на снабжение ВВС РККА самолетами с моторами М-103 взамен моторов М-100А».