ОКБ-39 продолжало модернизацию своего детища. В середине 1938 г. впервые в документах появляется упоминание о новой модификации – ДБ-ЗФ с моторами М-88. Постановление правительства требовало от машины максимальной скорости 450-470 км/ч на высоте 6000 м и предельной дальности (с 1000 кг бомб) равной 4000 км. Вооружение сохранялось по типу ДБ-3. Постройка опытного самолета предполагалась в декабре 1938 г. В январе 1939 г. в Кремле прошло совещание, посвященное проблемам модернизации ВВС. В том числе обсуждалось и положение с совершенствованием ДБ-3. Ильюшин выступил с докладом, обрисовывающим основные пути решения поставленных перед его ОКБ задач. Однако, судя по-всему, планы модернизации основного дальнего бомбардировщика изложенные главным конструктором, не удовлетворили ни военных, ни высшее политическое руководство страны, поскольку, спустя примерно месяц после совещания, 17 февраля, ОКБ-39 получило измененный вариант задания, в котором от ДБ- ЗФ требовали уже скорость 485 км/ч на высоте 7000 м! Кроме этого, доработанное задание предусматривало создание двух вариантов машины: цельнометаллического ДБ-ЗФ и ДБ-ЗФД с деревянным фюзеляжем. Интересно, что на последнем за счет лучшей внешней отделки поверхности хотели получить еще более высокую скорость – 500 км/ч на той же высоте 7000 м!! Параллельно откорректировали и требования по оборудованию и вооружению. Основные требования военных сводились к внедрению более мощных моторов, изменению состава вооружения, повышению боевой живучести и расширению состава оборудования. Двигатели М-87 предполагалось заменить на новые М-88, являвшиеся дальнейшим развитием того же GR14K. Модернизация мотора была осуществлена в ОКБ-29 под руководством С.К Туманского. Усилили картер, коленчатый вал, поршни, ввели двухскоростной нагнетатель. Взлетную мощность подняли до 1100 л.с. Улучшились и высотные характеристики двигателя.
По вооружению УВВС считало необходимым усилить среднюю установку, заменив ШКАС на пулемет УШ (Ультра-ШКАС или УША) со скорострельностью до 3000 выстр/мин, а люковую установку снять как бесполезную. Последнее, с учетом опыта финской войны, впоследствии будет осуществлено с точностью до наоборот. Из оборудования требовали массовой установки радиополукомпасов РПК-2 («Чайка»), автопилотов АВП-12, замены ряда приборов. ДБ-ЗБ не имел стационарно установленного фотоаппарата и, соответственно, не мог полноценно вести фоторазведку. На новой модификации предлагали установить плановую камеру АФА-27Т. Живучесть собирались повысить протектированием всех бензобаков машины.
Ответом на эти требования стало появление самолета ЦКБ-30Ф. Работы по этой модификации начали в середине 1938 г. От серийных ДБ-ЗБ он внешне отличался, в первую очередь, новой носовой частью веретенообразного очертания с обширным остеклением. В самом носу в шаровой установке стоял пулемет ШКАС. Такое конструктивное решение скорее всего было навеяно знакомством с трофейным немецким бомбардировщиком Хейнкель Не111 В. Он был захвачен в Испании летом 1937 г., вывезен в Советский Союз и испытывался в НИИ ВВС под маскирующим обозначением «самолет 31». Летные данные «немца» большого впечатления не произвели, а вот отдельные элементы конструкции показались очень интересными. Не последнее место среди них занимала носовая стрелковая точка фирмы «Икариа», сочетавшая хорошую аэродинамику, значительный сектор обстрела и отсутствие задувания в штурманскую кабину. Носовую установку «самолета 31» рекомендовали к внедрению на отечественных бомбардировщиках. По-видимому, она и стала прототипом для ЦКБ-30Ф. За счет новой носовой части длина самолета возросла примерно на полметра. Раньше весь фюзеляж клепали заклепками с полукруглой головкой. Теперь передняя часть штурманской кабины имела потайные заклепки.
Одновременно немного (на 1,1 м