Летом 1940 года СБ-РК поступил в НИИ ВВС на повторные испытания. В институте, в частности, исследовали поведение машины при пикировании без воздушных тормозов. При этом летчики отмечали недостаточную путевую и поперечную устойчивость. В сентябре на СБ-РК установили тормозные щитки, предварительно отработанные на серийном СБ, но с крылом меньшей площади.
Надо отметить, что в 1940 году альтернативы СБ-РК еще не было, поскольку скоростной пикирующий бомбардировщик СПБ Н.Н. Поликарпова руководство НКАП не дало довести до кондиции. В итоге СБ-РК, вскоре получивший обозначение Ар-2, запустили в серийное производство на заводе № 22. Но это была уже другая машина, внешне отличавшаяся носовой частью фюзеляжа.
В 1940-м и следующем году построили 140 Ар-2, после чего завод перешел на выпуск Пе-2.
О боевой работе «Архангельского» мало что известно. В немалой степени этому способствовало и то, что Ар-2 поступали в полки, оснащенные и самолетами СБ. Например, в Ленинградском военном округе на 22 июня 1941 года имелось 23, на Западном фронте – 22 Ар-2. Их можно было встретить на аэродромах 73-го сбап Краснознаменного Балтийского флота, 33-го и 134-го сбап, 1-го ночного бомбардировочного авиаполка (бап). В штабных же отчетах результаты боевой работы обычно сваливались в одну «кучу» с СБ.
По крайней мере один из серийных Ар-2 не попал на фронт, а трудился в глубоком тылу. Об этом свидетельствует авария, произошедшая 13 января 1942 года. В тот день экипаж летчика Г.П. Шустоваля из транспортной группы завода № 22 совершал перелет из Казани в г. Молотов (ныне Пермь). Примерно на середине маршрута ухудшилась видимость, и самолет, летевший на малой высоте, столкнулся с землей.
Последней машиной, созданной на базе СБ, стал бомбардировщик «Б», испытывавшийся в НИИ ВВС осенью 1940 года. Но это уже другая история.
Во второй половине 1930-х Евро-Азиатский континент содрогался от войн. Еще до фашистского мятежа в Испании разгорелась война в Китае, куда в 1937 году Советский Союз отправил военную технику, в том числе бомбардировщики СБ, и своих добровольцев. В течение трех лет туда поставили 292 бомбардировщика разных модификаций. На них воевали как советские, так и китайские экипажи.
Как и в Испании, СБ вначале действовали без истребительного прикрытия. Но с появлением истребителей A6M «Зеро» компании «Мицубиси» экипажи СБ перешли на решение боевых задач лишь ночью. Эксплуатация СБ по своему прямому назначению продолжалась до середины 1943 года, после чего оставшиеся в строю машины использовали исключительно для грузовых перевозок.
На 14 сентября 1939 года в строевых частях ВВС числилось 2318 СБ, а год спустя в самолетном парке ВВС было 4586 машин (включая школы и училища), из которых 1270 были с моторами М-100А (включая шесть в пикирующем варианте), 3244 – с М-103А, в том числе 64 машины с реактивными орудиями и 284 в пикирующем варианте, 65 – с двигателями М-104 и шесть – с моторами М-105. Их оборонительное вооружение включало по четыре пулемета ШКАС.
В авиации ВМФ находилось 90 СБ с моторами М-100А и 226 – с М-103А.
В ходе войны с Финляндией СБ поднимались в воздух чуть ли не каждый день, несмотря на метеоусловия. Случались и победы над финскими истребителями. Одна из них была одержана 19 декабря стрелками 50-го сбап. В этот день девять СБ отбомбились по укреплениям на «линии Маннергейма» и возвращались на свой аэродром, когда их атаковала группа финских истребителей. По советским данным, стрелки экипажей батальонного комиссара А.Н. Костылева и старшего лейтенанта Шумилина сбили три самолета. 21 декабря, при схожих обстоятельствах, Костылев посодействовал уничтожению еще двух вражеских машин. 21 марта 1940 года Александру Николаевичу было присвоено звание Героя Советского Союза.
В Финляндии мы потеряли 212 СБ. Больше половины из них были сбиты противником, а часть пропала без вести. Существенным недостатком СБ было отсутствие протектора на бензобаках, и в случае попадания в них, по словам бывшего главного штурмана ВВС В.П. Булгакова, «самолет горел как факел». Небоевые потери составили около 70 машин. Десять бомбардировщиков попали в руки финнов, и шесть из них впоследствии участвовали в войне до 1944 года.