Работы по совершенствованию бомбардировщика СБ, после разгрома туполевского КБ, поручили А.А. Архангельскому. Он должен был провести глубокую модернизацию самолета с целью научить его пикировать и летать со скоростью 500 км/ч, а лучше – 600 км/ч.
В октябре 1940 года начались заводские испытания опытного бомбардировщика СБ-РК (Ар-2) с двигателями М-105Р (взлетная мощность 1100 л.с.) и «облагороженной» аэродинамикой. На нем были установлены ограничитель перегрузки, автомат вывода из пикирования, специальные бомбодержатели ПБ-3, обеспечивавшие безопасный выход авиабомбы из бомболюка и решетчатые аэродинамические тормоза «по типу Ju-88». Самолет при нормальном полетном весе 6650 кг на высоте 4700 м развивал скорость 480 км/ч, крейсерская скорость составила 320 км/ч, дальность полета – 1500 км, потолок – 10 000 м. Длина пробега с взлетным весом 7100 кг равнялась 340 м. Время набора высоты 5000 м составило 7,1 минуты.
Максимальная бомбовая нагрузка возросла до 1500 кг, нормальная – 1000 кг. Причем все полторы тонны «полезного груза» можно было сбросить как с горизонтального полета, так и с пикирования, как с внутренних, так и с крыльевых бомбодержателей. Была увеличена возможность подвески бомб крупного калибра, например можно было взять на борт три ФАБ-500, или четыре ФАБ-250, или двенадцать ФАБ-100, а можно – четыре контейнера на 1200 кг боевых отравляющих веществ. Самолет устойчиво пикировал на скорости 550 км/ч под углами до 75 градусов. Оборонительное стрелковое вооружение по-прежнему состояло из четырех пулеметов ШКАС в стандартной конфигурации.
В выводах отчета по результатам государственных испытаний, завершившихся в январе 1941 года, отмечалось:
Кроме того, «арочки» одними из первых стали оборудовать фибровыми протектированными бензобаками вместо сварных металлических, что значительно повысило «огнеупорность» машин. Надо сказать, над проблемой предотвращения возгорания топливных баков при попадании в них пуль в Советском Союзе работали с 1936 года, имелось даже особое КБ, но что оно ни придумывало, «цель не достигалась». Конструкция фибрового бака, внедренная в массовое производство перед самой войной, – это еще один «подарок Гитлера».