Для эскортирования дальних дневных рейдов ДБ-3 нужен был «крейсер» с не меньшей скоростью и радиусом действия. чем у бомбардировщиков. Естественно было сделать его на базе самого ДБ-3. Так появился проект ЦКБ-54. именовавшийся также ДБ-3СС («самолет сопровождения»). В ОКБ-39 его называли также «пушечный сопроводитель». За основу взяли стандартный бомбардировщик. Все бомбовое вооружение сняли. Зато стрелковое значительно усилили. В носовой установке смонтировали 20-мм пушку ШВАК (с запасом 120 снарядов), еще одну пушку поставили в верхней установке (с 240 снарядами). Новая верхняя башня была существенно крупнее, чем СУ, и имела только одну конфигурацию – походную и боевую одновременно: она не складывалась. Пушка стояла несколько асимметрично, со сдвигом на левый борт. В серийной люковой установке стоял пулемет ШКАС, а впридачу к нему под «пузом» самолета появился второй ШКАС. Он монтировался в специальной гондоле, вращавшейся на шарнире на 240". Гондола с пулеметом, подчиняясь стрелку, дистанционно управлявшему ею из фюзеляжа, могла также наклоняться. простреливая значительную часть пространства под самолетом. Привод подфюзеляжной установки – электромеханический. Стрелок прицеливался через приспособленный для этой цели бомбовый прицел ОПБ-1. работавший как перископ. Боезапас в гондоле включал 300 патронов. Экипаж «крейсера» состоял из четырех человек – добавился еще одни стрелок.
Для переделки в самолет сопровождения выделили одни из первых бомбардировщиков. выпущенных заводом № 18. с моторами М-85. Саму доработку выполнял опытный цех завода № 39. После коротких заводских испытаний, опять проводившихся Коккинаки. «крейсер» перегнали в ПИИ ВВС. Там он летал с марта по май 1938 г. И на заводе. и в НИИ самолет эксплуатировался с лыжными шасси старого образца (неубирающимся). Летные данные были невысоки, но не они интересовали заказчика. Главным являлось новое вооружение. Не все оно было оценено равнозначно. Лучше всего показала себя верхняя башенная установка, носовой точкой пользоваться было гораздо менее удобно, а дистанционно управляемый ШКАС в поворотной гондоле забраковали. Поле обстрела у него действительно было очень большим, но Обзор у стрелка (через перископ) – минимальным. Кроме того, торчащая под фюзеляжем гондола создавала большое сопротивление и при резких движениях провоцировала раскачку самолета.
Первоначально планировали провести в 1938 г. войсковые испытания ДБ-3СС. но завод занялся доработкой конструкции. Учтя недостатки первого варианта ЦКБ-54. в 1939 г. создали второй. На этот раз переделывали бомбардировщик из 16-й серии завода № 39. На нем стояли моторы М-87А с винтами ВИШ-3. Подфюзеляжную гондолу убрали, заменив парой блистеров по бортам. В каждом блистере на шкворне стоял пулемет ШКАС с запасом в 260 патронов. В бортовых стрелковых установках использовали детали стандартной ЛУ. Последнюю также предусматривалось сохранить (но на опытной машине ее не было). Пушечные установки тоже усовершенствовали. Они получили новые прицелы ППУ. Боезапас носовой пушки довели до 220 снарядов. Механизм носовой турели несколько усовершенствовали, переделали снарядный ящик, остеклили ее плексигласом вместо целлулоида. Гильзы теперь не собирались и гильзоприемник. а выбрасывались за борт.
Верхняя башня тоже претерпела изменения. Доработали механизм поворота. переделали каркас колпака и аэродинамический компенсатор. В таком виде ЦКБ-54 повторно прошел заводские и государственные испытания. Последние включали учебные бои с парой И-16. В НИИ ВВС отметили, что огневая зашита по сравнению с первым вариантом усилилась. Улучшился и Обзор для стрелка-радиста. Бортовые установки признали недоработанными – слишком малы углы обстрела. Но в целом ДБ-3СС одобрили. В итоговом отчете НИИ сделали вывод: «Самолет признан пригодным для применения его в ВВС КА в качестве самолета усиления огневой мощи частей, вооруженных однотипными самолетами». Предлагалось на каждые два обычных ДБ-3 иметь один ДБ-3СС.