Только через год переделанный опытный одноместный бронированный бомбардировщик взлетел. Фонарь пилота имел задний обтекатель, а вместо стрелка был установлен дополнительный бензобак на 155 литров. Самолет так и был запущен в марте 1941 года в серийное производство одноместным под индексом Ил-2.
Концепция же КБ Ильюшина состояла в том, что штурмовик как самолет непосредственной поддержки войск на поле боя должен наносить удар очень точно на малой скорости и с малой высоты. При этом он вынужденно подставляет себя под удар зенитного и стрелкового оружия противника, но выдерживает этот удар за счет своей брони, резервирования и защиты основных систем. Причем броневой корпус одновременно обеспечивал и прочность носовой части фюзеляжа. Сила штурмовика была в его броне, а небольшое увеличение скорости за счет удаления стрелка все равно не позволяло ему уйти от преследования истребителя. Ему нужна была защита сзади.
Потом, после начала боев с немцами, их истребители легко заходили сзади и сбивали одноместные Ил-2. Военные согласились, что Ильюшин был прав, и в сентябре 1942 года началось производство двухместных Ил-2М, которые были признаны самыми эффективными боевыми самолетами Второй мировой войны.
Александр Архангельский, руководитель бригады КБ Туполева, разработавшей двухмоторный скоростной бомбардировщик СБ самостоятельно, работал в своем КБ на серийном заводе в Филях над его модификациями и каждый день ждал ареста. Его конструкторы превратили СБ в пикирующий бомбардировщик с разработанным в ЦАГИ уникальным бомбодержателем ПБ-3. Подвешенные в бомбоотсеке бомбы он выводил при пикировании за обвод сечения фюзеляжа. Перекомпоновав СБ, Архангельский придал своему скоростному пикирующему бомбардировщику (СПБ) плавные обводы, заострив носовую часть фюзеляжа, разместив радиаторы в крыльях и утопив кабину стрелка. Это вместе с новыми моторами Климова М-105Р, мощностью 1100 л.с., позволило самолету продемонстрировать максимальную скорость в 512 км/ч. Но главное, он мог в пикировании прицельно бросить три 500-килограммовые бомбы, а «Юнкере 88» только две. Тормозные решетки и автомат вывода из пикирования дополняют облик эффективного пикирующего бомбардировщика, что и подтвердили госиспытания в НИИ ВВС, закончившиеся в январе 1941 года. По имени главного конструктора самолету присвоили индекс Ар-2. Авиазавод № 22 успел выпустить около 200 этих машин, которые воевали, а в авиации флота даже до 1944 года. Но в феврале 1941 года пришел приказ прекратить производство Ар-2 на заводе в Филях в пользу Пе-2. С началом войны А. Архангельский руководил восстановлением и ремонтом поврежденных СБ и Ар-2.
В приморском городе Таганроге, на авиационном заводе в Конструкторском бюро Георгия Бериева, шла работа по устранению недостатков их морского ближнего разведчика МБР-2. Эта летающая лодка взлетала и садилась на воду Она выполняла очень широкий круг задач и внесла значительный вклад в повышение эффективности флота. Перед войной и до захвата завода немцами было построено около 1500 таких летающих лодок, которые прекрасно проявили себя во время боевых операций.
В конце 1935 года бригада Сухого под общим руководством Туполева начинает разработку одномоторного двухместного разведывательного самолета АНТ-51, выполняющего функции легкого бомбардировщика с убирающимися шасси.
Шеф-пилот КБ Туполева Михаил Громов поднимает его в воздух 25 августа 1937 года с двигателем М-62. Пока шли заводские летные испытания, арестовывают А.Н Туполева, его замов и многих его конструкторов. Сухого не трогают. Как заместитель арестованного Туполева он остается главным на заводе.
Еще весной 1937 года ВВС прислали новые ТТТ на конкурсный многоцелевой боевой самолет «Иванов», разработку которого отслеживал Сталин и считал его очень важным для страны проектом. Опытные экземпляры туполевского «Иванова» получили наименование СЗ (Сталинское задание). Кроме туполевского, свои «Ивановы» смешанной конструкции строили авиаконструкторы Николай Поликарпов, Дмитрий Григорович и Сергей Кочеригин, а харьковский авиаконструктор Иосиф Нейман разрабатывал цельнодеревянный «Иванов».
Но по всему выходило, что туполевский «Иванов», разработанный Сухим, оказался лучшим. Павел Осипович проявил себя как энергичный и высококвалифицированный создатель надежных самолетов. Осенью 1937 года он держал в своих руках все нити доводки АНТ-51. Когда в сентябре летчик Алексеев посадил первый летный экземпляр с убранным шасси, Сухой быстро отремонтировал самолет и успешно завершил программу заводских испытаний. В цехе завода заканчивалась сборка еще двух летных экземпляров туполевского «Иванова», которые должен был опекать Сухой. В этих условиях Сталин не решился арестовать Сухого. Он не хотел резать курицу, которая несет золотые яйца. Так Павел Осипович избежал подневольного труда в сталинской «шарашке» на его же заводе № 156.