Первый прототип ВИ-100 прошел модернизацию из высотного истребителя в пикирующий бомбардировщик, после чего получил обозначение ПБ-100. Самолет лишился гермокабины, а двигатели – турбокомпрессоров. Серьезным недостатком самолета являлось ограничение суммарной массы бомб на внутренней подвеске в 600 кг, меньше, чем у СБ. По массе бомбовой нагрузке во внутреннем отсеке ПБ-100 в пять раз уступал АНТ-58 (3000 кг). Самолет Туполева выполнил первый полет в январе 1941 г.
АНТ-58 продемонстрировал прекрасные летных характеристики, намного превосходившие ЛТХ ПБ-100, но самолет Туполева сгубили сроки: Сталин требовал пикирующие бомбардировщики немедленно. В 1940 г наименование ПБ-100 было изменено на Пе-2, под которым началось его серийное производство. АНТ-58 в это время еще только проходил испытания. В конечном итоге Туполев своего добился – под наименованием Ту-2 самолет АНТ-58 был принят на вооружение и стал лучшим советским бомбардировщиком периода второй мировой войны. К сожалению, произошло все это фактически лишь в 1944 г., хотя решение о серийном выпуске самолета принималось еще в апреле 1942 г.
Пе-2 1-й серии
ГУАП МАП 25 мая 1940 г. выпустил ТЗ к пикирующему бомбардировщику с максимальной скоростью 550 км/ч на высоте 5000 м. Новый самолет должен был прийти на смену фронтовому бомбардировщику СБ-2 конструкции А.Н. Туполева. Серийный выпуск новых пикировщиков начался в декабре 1940 г.
Команда Петлякова модернизировала в пикирующий бомбардировщик первый прототип высотного истребителя ВИ-100. Наиболее заметным внешним изменение стало полное перепроектирование кабины экипажа, которая стала значительно короче. Саму кабину сильно сместили в нос фюзеляжа. Переднее место в двухместной кабине отводилось летчику, заднее – штурману. Кресло летчика было смещено к правому борту. Вся нижняя часть носа фюзеляжа выполнена прозрачной. В фюзеляже сделан внутренний бомбоотсек. Самолет проектировался изначально в качестве тяжелого истребителя, поэтому его внутренняя бомбовая нагрузка ограничивалась массой 600 кг, максимальный калибр бомб – 250 кг. Бомбы сбрасывались или с помощью электрического бомбосбрасывателя ЭСБР-6, или посредством механического ДСШЛ-340. На четырех внешних держателях, расположенных на нижней поверхности крыла межу мотогонодолами допускалась подвеска бомба суммарной массой до 400 кг. Таком образом, максимальная бомбовая нагрузка Пе- 2 составляла 1000 кг.