В июне 1945 г. последовало решение о прекращении всех работ по боевым вариантам Пе-2 и их серийного производства. Завод № 22 с 492-й серии продолжал выпускать только учебные УПе-2. Их производство продолжалось до декабря 1945 г. За год изготовили 1634 "пешки", в том числе 232 после войны. Всего за 1940-1945 гг. по официальным данным было выпущено 11 070 бомбардировщиков, разведчиков и учебных Пе- 2, из которых ВВС приняли 10 574 самолета, в том числе пять Пе-2И. Из этого количества основную долю – 10 058 машин – построил завод № 22, 764 – завод № 39, 104 – завод № 124 и 144 – завод № 125.
Ни один советский бомбардировщик ни до, ни после Пе-2 не выпускался в таких количествах. Для сравнения: ДБ- 3 и Ил-4 всех модификаций было изготовлено 6784, Ту-2 – всего 2527, причем большая часть последних была сделана после войны. Однако, несмотря на массовость производства, после окончания боевых действий Пе-2 довольно быстро исчез из самолетного парка наших ВВС. Многие полки были расформированы, а остальные перевооружены на более совершенные Ту-2. К 1950 г. "пешек" в строю практически не осталось, хотя отдельные экземпляры летали аж до второй половины 1952 года (34 бад, 54 ВА на дальнем востоке).
Экспериментальные варианты
Высокая максимальная скорость полета рассматривалась в качестве важнейшего "козыря" нового основного бомбардировщика ВВС Красной Армии. Это свойство считалось особенно ценным, памятуя об успехе скоростных бомбардировщиков СБ в Испании и Китае, где они в ряде случаев запросто уходили из-под удара истребителей противника. Приступая к модернизации бомбардировщика Пе-2, главный конструктор В.М. Петляков сделал ставку на винтомоторную группу, состоящую из двух двигателей М-105Ф с турбокомпрессорами ТК-2Ф. По расчетам мощность каждого из моторов (1300 л.с.) должна была поддерживаться примерно постоянной до высоты 7000 м, что обеспечивало новой машине на этой высоте максимальную скорость порядка 600 км/ч, далеко превосходящую скорость Bf 109E и даже Bf 109F. Особенностью проекта, получившего заводское обозначение Пе-2Ф, было изменение схемы самолета – из низкоплана он был преобразован в среднеплан за счет того, что фюзеляж опустили на 300 мм относительно крыла. Длина самолета в связи с переделкой средней части фюзеляжа и центроплана увеличилась до 13,73 м, при этом носовая (Ф-1) и хвостовая (Ф-3) части фюзеляжа оставались почти без изменений. Сохранились также консоли серийного бомбардировщика Пе-2 (только в каждой из них дополнительно монтировалось по одному небольшому бензобаку). В большем по размерам бомбоотсеке, не стесненном лонжеронами крыла, можно было подвесить одну бомбу ФАБ-500, две ФАБ- 250 или шесть "соток". Увеличение колес основных стоек шасси в связи с ростом полетного веса заставило отказаться от мотогондольных бомбоотсеков, поэтому максимальная масса бомбовой нагрузки на внутренних бомбодержателях осталась прежней – 600 кг, зато перегрузочная увеличилась до 1500 кг: на двух наружных держателях МДЗ-40 можно было подвесить еще две ФАБ 500.
Заседание макетной комиссии по самолету Пе-2Ф состоялась в мае 1941 г. Проект был одобрен, и ОКО-22 получил заказ на постройку двух опытных экземпляров самолета. В мае-июне были отработаны комплекты чертежей новой машины, а в цехах завода № 22 приступили к изготовлению деталей и узлов. Тогда же в качестве альтернативного варианта силовой установки стали рассматривать новейшие моторы М-107 с максимальной мощностью 1600 л.с.
Начало войны многое изменило. В центре внимания завода оказались серийные пикировщики, поэтому изготовление опытного Пе-2Ф было приостановлено. Только в сентябре удалось собрать планер первой машины и изготовить агрегаты второй. Осенью 1941 г. перебазирование завода из Москвы в Казань прибавило трудностей. Угрожающее положение, сложившееся в октябре под Москвой, заставило пойти на отчаянный шаг. Вместо испытательного полета "сырую" машину пришлось перегнать в Казань "своим ходом". Перелет, к счастью, прошел успешно.
Налаживание серийного производства Пе-2 на новом месте, объединение заводов № 124 и № 22, ухудшение ситуации с квалифицированной рабочей силой, электроэнергией и материалами снова притормозили работу. После гибели В.М. Петлякова конструкторский коллектив на непродолжительное время возглавил A.M. Изаксон. Под его руководством на Пе-2Ф усилили оборонительное вооружение: вместо обычной верхней установки штурмана ТСС-1 с пулеметом ШКАС смонтировали вращающуюся экранированную турель ВУБ-2 с крупнокалиберным пулеметом УБТ (примерно в это же время на серийных Пе-2 появилась шкворневая установка "ФТ" с таким же пулеметом).
Интересно, что фонарь кабины пилота Пе-2Ф сохранил противокапотажную раму, которая впоследствии исчезла на серийных Пе-2 с установками ВУБ-1.