Проектирование самолета началось в Болшево, где были проведены первые расчеты и начата постройка полноразмерного макета. Работы по «ПБ» были продолжены и после переезда в Москву, в помещение туполевского КБ на ул. Радио.
Параллельно с проработкой четырех-двигательного варианта бомбардировщика «ПБ» А. Н. Туполев и его коллеги прорабатывают двухдвигательный вариант «ПБ» с двигателями М-120ТК. Оба проекта по составу оборудованию, вооружению и основным ЛТХ были идентичны и отличались только силовой установкой.
29 сентября 1939 г. варианты «ПБ» обсуждались на техническом совете ОТБ НКВД совместно с представителями ВВС, военными был высказан ряд замечаний по проекту, в частности они высказались за двухдвигательный вариант, пока еще не ставя под сомнение всю идею дальнего пикирующего бомбардировщика.
Начало Второй Мировой войны, разгром Польши, вступление Великобритании в войну с Германией, поставили под сомнение целесообразность проектирования самолета класса «ПБ», готовившегося для ударов по флоту Великобритании.
В конце осени 1939 г. туполевский отдел начинает работать над фронтовой двухмоторной машиной под два двигателя М-120ТК. Все что было наработано по проекту «ПБ» сохраняло силу, особенно в том, что касалось вооружения. В январе-феврале ВВС окончательно склоняются к двухдвигательной фронтовой пикирующей машине, ставшей предтечей будущего Ту-2.
• длина самолета — 15,05 м;
• размах крыла — 26 м;
• нормальная взлетная масса — 12200 кг;
• нормальная бомбовая нагрузка — 1500–2000 кг;
• максимальная скорость на высоте 8000–10000 м — 570–600 км/ч;
• нормальная дальность полета с 2000 кг бомб при скорости 400 км/ч — 1500 км;
• максимальная дальность полета при перегрузочной взлетной массе 5500 кг — 3500–4000 км;
• пушечное вооружение — 6 x ШВАК;
• экипаж — 3 чел.
«58» («ФБ», «103»)
Скоростной фронтовой пикирующий бомбардировщик, опытный
Результатом большой исследовательской и конструкторской работы, проведенной по проекту самолета «57» («ПБ») явилось создание двухмоторного пикирующего фронтового бомбардировщика,получившего по КБ обозначение самолет «58», официальное по ВВС — самолет «103» (по названию туполевского отдела в ОТБ НКВД),первое время машина носила официальное обозначение «ФБ» — «Фронтовой бомбардировщик».
Начало работ в КБ по самолету «ФБ» с двумя двигателями М-120ТК относится к концу 1939 года. К февралю 1940 г. был разработан предварительный эскизный проект самолета «103» — самолет «ФБ» М-120ТК. Основные проектные данные «ФБ», согласно эскизного проекта, были следующие:
• длина самолета — 12,93 м;
• размах крыла — 18,0 м;
• площадь крыла — 45,0 м2
;• взлетная масса — 7800 кг;
• бомбовая нагрузка — 1000–2000 кг;
• максимальная скорость — 700–740 км/ч;
• скорость пикирования — 900 км/ч;
• практический потолок — 13000-14000 м;
• дальность полета — 2500 км;
• пулеметное вооружение — 6 x ШКАС;
• экипаж — 3 чел.
В начале февраля 1940 г. состоялось заседание представителей УВВС и ОТБ НКВД по самолету «ФБ» 2М-120ТК, доклад по самолету делал А. Н. Туполев. Проект был одобрен и рекомендован к опытной постройк. Как резервный вариант предусматривалось оснащение самолета двигателями АМ-35А. В марте 1940 г. самолет «ФБ» включается в план опытного строительства на 1940 г., и с этого месяца за самолетом закрепляется шифр самолет «103» 2М-120ТК. С марта полностью развертываются проектные работы и постройка макета. 21 апреля состоялась макетная комиссия, которая признала необходимость форсировать постройку столь нужного для ВВС самолета. Эскизный проект ВВС утвердили 30 августа 1940 г.
В июне 1940 выходят Постановление КО и Приказ НКАП по самолету «103» с двумя типами силовой установки. ОТБ НКВД и опытный завод № 156 должны были 1-й экземпляр с двигателями AM-35А сдать на заводские испытания в ноябре 1940 г., 2-й и 3-й с М-120ТК в январе и марте 1941 г. Постройка самолета «103» 2АМ-35А началась в мае 1940 г., в августе КБ сдало рабочие чертежи.
В ходе постройки двигатели АМ-35А были заменены на АМ-37 мощностью по 1400 л.с. Переход с двигателей воздушного охлаждения М-120ТК на двигатели водяного охлаждения АМ-37 потребовал проведения нового аэродинамического расчета и подготовки нового эскизного проекта.