В начале 1939 года конструкторское бюро А. Яковлева в инициативном порядке спроектировало двухместный скоростной высотный разведчик. Легкий (всего 5 т), снабженный двумя климовскими моторами мощностью по 960 л. с., самолет развил большую по тем временам скорость — 567 км/ч. Яковлеву предложили переделать разведчик в скоростной ближний бомбардировщик. На самолет установили дополнительное вооружение, сделали отсек для бомб, и получился ББ-22.
Хотя в результате переделок скорость снизилась, ББ-22 превосходил по скорости все советские бомбардировщики и некоторые истребители 1939 года. Правда, принятый на вооружение, он не оправдал чрезмерных возлагавшихся на него надежд, зато он дал мощный импульс другим конструкторам. Одним из первых результатов этого импульса была петляковская «сотка» — двухместный высотный истребитель дальнего действия. Вооруженная четырьмя пушками и пулеметом, эта машина приводилась в движение двумя мощными климовскими моторами с турбокомпрессорами. Все члены экипажа находились в герметизированных кабинах. Очень хорош был у нового самолета обзор. И тем не менее испытания опытного образца, проведенные в середине 1939 года, показали, что самолет не оправдал себя как высотный истребитель. Возникло предложение переделать его в пикирующий бомбардировщик.
Бомбометание с пикирования в боевой обстановке впервые было опробовано немцами во время гражданской войны в Испании. И оказалось, что при пикировании под углом 60–65° цель поражается в 2–2,5 раза точнее, чем при бомбардировке с горизонтального полета.
Петляков немедленно приступил к переделке своего истребителя в пикирующий бомбардировщик. С самолета сняли оборудование для герметизации и турбокомпрессоры. Штурмана посадили в одну кабину с пилотом, в хвосте устроили место для стрелка-радиста. Под крыльями установили тормозные решетки, отклоняя которые можно было быстрее погасить скорость, набранную при пикировании, установили автомат пикирования. Так и появился пикирующий бомбардировщик Пе-2.
Цельнометаллический моноплан с двумя климовскими моторами М-105Р по 1100 л. с. каждый и двухкилевым хвостовым оперением, Пе-2 был первым в стране почти полностью электрифицированным самолетом: отклонение закрылков, тормозных решеток, элеронов, рулей, выпуск и уборка шасси производились с помощью электродвигателей. Вооружение самолета состояло из двух 7,62-мм пулеметов и трех 12,7-мм пулеметов. Бомбовая нагрузка — 600 кг: четыре 100-кг бомбы на внутренней подвеске внутри фюзеляжа и две — в мотогондолах. Экипаж был защищен бортовыми броневыми листами и бронесиденьями. В результате всех переделок самолет стал тяжелее, его максимальная высота полета уменьшилась с 10 тыс. м до 8800 м, а скорость с 623 км/ч до 540 км/ч. Но не следует забывать: «сотка» была истребителем, а Пе-2 — бомбардировщиком. Впрочем, в годы Великой Отечественной войны этой машине пришлось выступать и в той и в другой роли.
Война застала советскую авиационную промышленность в самый разгар перестройки. Старые машины уже снимались с производства, постройка новых только еще разворачивалась. За весь 1940 год было построено всего два Пе-2; спустя полгода, к началу войны, их число возросло до 458. Ни на Севере, ни в Ленинграде новых пикировщиков не было вообще, на юге они появились в первые дни войны. Именно здесь Пе-2 впервые продемонстрировали свои боевые качества. 2 июля 1941 года шестерка Пе-2 нанесла удар по нефтепромыслам в Плоешти, вывела из строя два завода, сожгла 120 тыс. тонн горючего в цистернах и в воздушном бою сбила два «мессершмитта». В результате этого и ряда последующих налетов заводы в Плоешти были выведены из строя до ноября 1941 года. 10 августа два звена петляковских бомбардировщиков повредили Чернаводский мост через Дунай.
В Ленинграде Пе-2 впервые появились 7 сентября 1941 года. Это был 125-й полк пикирующих бомбардировщиков, состоявший всего из 20 самолетов. Но в те дни эти два десятка «пешек» были серьезным боевым подспорьем.
«Только человек, переживший сорок первый, — вспоминает Главный маршал авиации А. Новиков, командовавший тогда авиацией Ленинградского фронта, — поймет, что означало для нас такое пополнение. Факт этот имел не только большое военное, но и огромное моральное значение. Новые самолеты, поступавшие на фронт, свидетельствовали о том, что советский народ, несмотря на тяжелые поражения… еще тверже стал духом, нашел в себе силы возродить на новых местах эвакуированные заводы и с каждым днем наращивает производство военной продукции».