Команда «вредителей» во главе с А.Н. Туполевым почти год работала над проектом пикирующего гиганта ПБ с четырьмя двигателями М-105. Академик А.И. Некрасов прикинул траекторию круто пикирующего самолета и поведение отделяющейся от него бомбы: «Оказалось, что благодаря наличию подъемной силы, самолет как бы снимается с бомбы. В движении относительно самолета центр тяжести бомбы отходит под углом 60–65 градусов к строительной оси самолета».
И все! Никакой выводящий бомбу принудительный механизм не нужен: «Это означало, что если на передней стенке бомбового отсека дать скос в 65 градусов, а на бомбовых замках обеспечить выход ушков бомб вперед под углом 65 градусов, то бомбу можно сбрасывать из отсека на пикировании так же, как и в горизонтальном полете».
Арестант-инженер Г.С. Френкель сконструировал перископический прицел ПФБ (ПБП-1), обеспечивавший высокую точность бомбометания с пикирования.
Проект ПБ был готов в сентябре 1939 года. Однако в начале весны 1940 года усилия туполевцев были переориентированы на создание скоростного двухмоторного пикирующего бомбардировщика с двигателями М-120, оснащенными турбокомпрессорами ТК-2. Разрабатываемый В.Я. Климовым перспективный 18-цилиндровый мотор М-120 конструктивно состоял из трех блоков М-105, расположенных звездой под углом 120 градусов. Увеличение количества цилиндров теоретически позволяло нарастить мощность до 1800 л. с на взлете и 1500 «лошадей» на высоте 6000 м. Тогда расчетная скорость ФБ получалась 700–740 км/ч на высоте 12 000 м (без турбокомпрессоров – 650–670 км/ч), максимальная бомбовая нагрузка – 2000 кг при дальности 1000 км и бомбовая нагрузка 1000 кг при максимальной дальности 2500 км. Экипаж должен был состоять из трех человек, вооружение – из двух «бортовых» пушек ШВАК в центроплане и четырех пулеметов ШКАС. Для улучшения обзора кабина пилота помещалась в носовой части, а внизу имелось длинное окно, позволявшее видеть вперед и вниз под углами до 75 градусов к горизонту. Были предусмотрены протектированные баки, система нейтрального газа, бронирование сидений.
Официально проектирование самолета началось 1 марта 1940 года. А в начале лета всем туполевцам заочно, без «нецелесообразного» вызова в судебное присутствие, влепили по 10 лет исправительно-трудовых лагерей и 5 лет поражения в правах. Чтобы, значит, не расслаблялись. Персонально АНТу, как главарю, отвесили пятнадцать лет «исправления» плюс пять «по рогам».
Первый полет самолета «103» состоялся 29 января 1941 года. С самого начала было ясно, что бомбардировщик «удачен и значительно превосходит Пе-2 по скорости, бомбовой нагрузке, оборонительному вооружению и простоте пилотирования». В июне – июле машина прошла государственные испытания и продемонстрировала выдающиеся характеристики: при нормальном взлетном весе 10 990 кг была достигнута скорость 640 км/ч с сохранением остальных заказанных параметров дальности, высотности, бомбовой нагрузки. Вместо климовских двигателей М-120 пришлось установить микулинские АМ-37 в 1400 л.с., так как доводка трехблочного мотора продвигалась медленно и с большими трудностями. За несколько лет так и не удалось выйти на заданные уровни мощности и надежности двигателя. В 1942 году работу по М-120 прекратили. Не дождались и турбокомпрессоров.
В акте комиссии отмечалось: «Самолет «103», имеющий скорость современного истребительного самолета и прошедший первый этап государственных испытаний, рекомендовать к постройке в качестве многоцелевого самолета, могущего выполнять задачи бомбардировщика и истребителя, для чего усилить его пушечное вооружение и броневую защиту».