Существовали еще две модификации самолета Пе-8; пассажирский вариант с сохранением оборонительного вооружения для дальних перелетов небольшого количества пассажиров и вариант со специальным оборудованием для полярной авиации
Но наиболее заслуженным боевым самолетом В.М. Петлякова явился самолет Пе-2, разработанный на базе «100». Самолет «100» создавался в необычных – тюремных – условиях. В.М. Петляков, арестованный в 1937 г., работал в так называемом «спецтехотделе», где многие выдающиеся авиационные инженеры и ученые трудились под стражей, создавая новые самолеты. А.Н. Туполев, арестованный в сентябре 1937 г., также работавший в «спецтехотделе», говорил; « .мы любили свою Родину не меньше, а больше тех, кто собрал нас, поэтому мы, стиснув зубы, должны были сделать первоклассные самолеты». Так же думали и другие и работали над различными вариантами «сотки». Прослужив в военной авиации 66 лет и имея непосредственное отношение к созданию боевой авиации, я не смог ни у кого точно выяснить расшифровку этого термина. Может быть, это «С»пец «Т»ех. «О»тдел
Излишнее увлечение в те годы военных и гражданских авиационных специалистов истребительной авиацией побудило В.М. Петлякова и созданию высотного скоростного двухместного двухмоторного истребителя-перехватчика под индексом «100», Для Владимира Михайловича это была принципиально новая задача, так как до этого в ОКБ А.Н. Туполева он руководил созданием тяжелых самолетов.
Основное внимание при проектировании уделялось достижению высоких аэродинамических качеств самолета, что после расчетов экспериментально подтверждалось продувками в аэродинамических трубах ЦАГИ. Сложной проблемой явилось создание герметической пилотской кабины, совершенно необходимой для высотного самолета, хотя некоторый опыт по созданию таких кабин имелся в организации, которой руководил Чижевский. Другой проблемой, решенной при создании самолета, явилась реализация дистанционного электроуправления закрылками элеронами, триммерами, радиаторами и др.
В этой работе В.М. Петлякову активно помогали другие крупные авиационные специалисты – А. И. Путилов, Е. И. Погосский, Н.С. Некрасов, К.В. Минкнер, летчик и инженер Е.К. Стоман, создатель самолета-авианосца Н.С. Вахмистров, гидравлик Г.М. Башта, будущий заместитель министра авиационной промышленности С.М. Лещенко и многие другие.
В середине 1939 г. состоялась защита эскизного проекта самолета, который, по расчетам, должен был достигать максимальной скорости полета 830 км/ч и максимальной высоты 12 км. Самолет был построен, и его испытания были поручены бригаде НИИ ВВС летчику П.М. Стефановскому и инженеру И.В. Маркову. Первый полет самолета «100» прошел успешно, однако затем возникли многочисленные дефекты, включая отказ правого мотора, прогрессирующие колебания стоек шасси, путевая неустойчивость и даже пожар в кабине, закончившийся вынужденной посадкой. Но дефекты постепенно устранялись, и на параде над Красной площадью в 1940 г. летел второй экземпляр самолета, за попетом которого его создатель В.М. Петляков наблюдал из-за решетки окна здания КОСОС.
После парада было получено указание – из «сотки» истребителя сделать «сотку» пикирующего бомбардировщика и сделать очень быстро. Чертежи новой модификации самолета были изготовлены за два месяца. Так родился самолет Пе-2.
К сожалению, это было сделано с некоторым опозданием, так как необходимость в таком самолете проявилась еще во время гражданской войны в Испании, где немецкие фашисты успешно использовали пикировщик Ю-87. Однако последовательная замена в связи с репрессиями на протяжения четырех лет четырех главнокомандующих ВВС– Алксниса, Смушкевича, Локтионова, Рычагова– не позволила выработать тактическое направление развития военной авиации. О целесообразности разработки этого типа самолета наглядно подтвердили и сами немцы, которые в 1940 г. демонстрировали свой истребитель «Мессершмитт 109» и бомбардировщики «Юнкерс 88», «Хейнкель 100» и «Дорнье 213», однако пикирующий бомбардировщик не показали.
Переделкой «сотки» интересовались все, от молодого Наркома авиационной промышленности А.И. Шахурина до руководителей в Кремле. Комиссия приняла макет самолета, в конструкцию которого были внесены многочисленные изменения, самым крупным из которых являлась установка под крылом тормозных щитков-решеток для ограничения скорости при пикировании, выпускавшихся автоматически, и применение мощных моторов М-105 конструкции В.Я. Климова. Самолет был вооружен пулеметами и мог нести бомбовую нагрузку 600 кг, а в перегруженном варианте 1000 кг. По скорости самолет Пе-2 мало уступал истребителям и превосходил немецкие бомбардировщики Хе-111 более чем на 100 км/ч и Ю-88 на 75 км/ч. Это преимущество давало самолету Пе-2 возможность активно действовать в светлое время суток.