В 1943 г. пикирующие бомбардировщики Пе-2 стали наиболее массовой машиной в советской фронтовой бомбардировочной авиации. Уцелевшие СБ уже были вытеснены в учебные и транспортные подразделения, а немногочисленные Ар-2 и Як-4 потеряны на фронтах. Серьезным испытанием для экипажей Пе-2 весной 1943 г. стало применение противником новых истребителей Фокке-Вульф FW 190A, имевших хорошую бронезащиту и мощное пушечное вооружение. Постоянно увеличивалось на фронте и количество "мессершмиттов" модификации G. И тот, и другой имели значительный перевес в скорости над Пе-2. В конце февраля 1943 г. произошли случаи, когда из числа вылетевших на боевое задание 8 Пе-2 из 15-й воздушной армии и 14 Пе-2 из 1-й воздушной армии домой не вернулся ни один экипаж. Настоятельно встал вопрос срочного обучения стрелков и штурманов ведению активной групповой обороны против вражеских истребителей.
Весной 1943 г. на Северо-Западном фронте против Пе-2 действовала 51я истребительная эскадра немцев (JG 51), пилоты которой выработали особую тактику борьбы с советскими бомбардировщиками. Пикируя сверху парами на их строй с разных направлений, немецкие истребители успевали зажечь советские самолеты и проскочить мимо уцелевших в "мертвых" секторах обстрела, после чего они вновь набирали высоту и повторяли свой прием. Истребители сопровождения при этом связывались боем специально выделенной для этого группой. Такая тактика приносила свои результаты – на 20 вылетов "пешки" в этот период на Северо-Западном фронте приходился один потерянный самолет; этот показатель был в два-три раза выше, чем на других фронтах. Чтобы лучше оценить серьезность положения заметим, что это было даже хуже, чем в начале войны, когда летали без истребительного прикрытия, и тем более удручающе даже по сравнению с периодом боев октября-ноября 1942 г. в районе Сталинграда.
Тем временем главный конструктор Путилов расширял опытные работы: в мае проходит макетная комиссия по высотному разведчику-бомбардировщику ВР-ВБ, который предполагали оснастить моторами М-82НВ с турбокомпрессорами ТК-3; начинается постройка дублера высотного истребителя ВИ с такой же силовой установкой. Но над головой главного конструктора уже "сгустились тучи". Несмотря на многочисленные требования НКДП и ГКО, летно-технические характеристики выпускаемых заводом пикировщиков по- прежнему неуклонно снижались. В марте 1943 г. серийные машины развивали на высоте 3200-3400 м максимальную скорость всего 475-482 км/ч (без наружных подвесок). Из строевых частей продолжали поступать жалобы на различные дефекты самолета, в частности, на неудачный фонарь кабины. Путилов принял меры, но было уже поздно. НКАП сменил главного конструктора ОКО-22. Им стал В.М. Мясищев, тоже бывший "враг народа" и узник Спецтехотдела.
Новый главный конструктор – Мясищев
К лету 1943 г. летно-технические характеристики выпускаемых серийно пикирующих бомбардировщиков Пе-2 ухудшились настолько, что мириться с чтим обстоятельством больше было нельзя. Прошедший в НИИ ВВС Красной Армии контрольные испытания самолет № 7/196 показал скорость полета у земли всего 437 км/ч, а на второй границе высотности (3400 м) – не более 482 км/ч. Причин, по которым сложилось такое положение, было три: ухудшение аэродинамики из-за усиленного стрелкового вооружения, увеличение полетного веса самолета (более мощное бронирование, дополнительный вес оружия и боеприпасов), а также ухудшение производственного выполнения планера. Между тем, ставший на фронте массовым истребитель противника Мессершмитт Bf 109G и второй основной немецкий истребитель, Фокке-Вульф FW 190A, безусловно, превосходившие Пе-2 в скорости полета, получили мощное вооружение из 3-4 пушек калибра 20 мм, что позволило им в ряде случаев сбивать "пешку" с одной атаки, открывая огонь с больших дистанций, на которых огонь оборонительных пулеметов УБ не слишком их беспокоил. К тому же преимущество в скорости полета на 100-150 км/ч позволяло немцам выбирать ракурс атаки вплоть до направления строго сбоку или сверху; при этом очевидными становились недостатки и люковой, и верхней установок Пе-2. Потери "пешек" на фронте угрожающе возросли. В некоторых случаях с заданий перестали возвращаться целые группы, шестерки и девятки пикировщиков.
Перед заводом № 22 и ОКО была поставлена задача радикального улучшения летных данных выпускаемого самолета. Так случилось, что желаемое улучшение произошло уже при новом главном конструкторе Владимире Михайловиче Мясищеве, ставшем во главе ОКО 29 июня 1943 г., хотя почти вся подготовительная работа была выполнена еще при Путилове. Следует также отметить ту огромную роль, которую сыграли в совершенствовании Пе-2 две организации Наркомата авиационной промышленности – ЦАГИ и ЛИИ. Остановимся немного подробнее на их работе.