Τον Οκτώβριο του 1937, οι Vladimir Petlyakov και Andrei Tupolev συνελήφθησαν από τη μυστική αστυνομία του Στάλιν, την περιβόητη NKVD, και φυλακίστηκαν με κατηγορίες αφορούσες σαμποτάζ και προδοσία. Πολλοί από τους συναδέλφους τους εκτελέστηκαν ως εχθροί του λαού, ενώ οι δύο ξεχωριστοί μηχανικοί αεροναυπηγικής κρατήθηκαν κοντά στη Μόσχα, όπου ήδη υπόκεινταν σε καταναγκαστική εργασία πολλοί πρώην υπάλληλοι του Κεντρικού Ινστιτούτου Αεροϋδροδυναμικής.
Οι κρατούμενοι δούλευαν ατελείωτα χωρίς να έχουν δικαίωμα υπογραφής της αποκλειστικότητας των projects τους ή να καρπώνονται όποια οφέλη από αυτά. Το μόνο που κέρδιζαν ήταν κάποιες ανέσεις, εν συγκρίσει με τις απάνθρωπες συνθήκες των Γκουλάγκ, οι οποίες τους επέτρεπαν τουλάχιστον να ελπίζουν σε παράταση της ζωής τους.
Τότε ήταν που ανετέθη στον Petlyakov η σχεδίαση ενός δικινητήριου αναχαιτιστικού μεγάλου υψομέτρου και μαχητικού μεγάλης εμβελείας ως συνοδευτικού του ΑΝΤ-42 (του μοναδικού τετρακινητήριου σοβιετικού βομβαρδιστικού). Ο τελευταίος, μαζί με τους συγκρατουμένους του, παρουσίασε ένα διθέσιο αεροσκάφος με συμπιεζόμενο κόκπιτ για πιλότο και πλοηγό, εξ ολοκλήρου μεταλλικό. Αυτό ονομάστηκε VI-100.
Οι πρόγονοι του Pe-3
Το VI-100 ήταν σύμφωνο με τις απαιτήσεις της εποχής του: έφερε διπλό κάθετο ουραίο και στις βασικές γραμμές του έμοιαζε με το Messerschmitt Bf 110 και το Mitsubishi Ki-46. Τροφοδοτείτο από δύο υδρόψυκτους δωδεκακύλινδρους Klimov M-105R (αποτελούσαν τη σοβιετική έκδοση των γαλλικών Hispano-Suiza 12Y, κατόπιν επισήμου αδείας παραγωγής τους) οι οποίοι απέδιδαν 1.100 ίππους έκαστος. Το πρωτότυπο του νέου αεροσκάφους παρουσιάστηκε στην Κόκκινη Πλατεία το Μάϊο του 1940. Τον ίδιο μήνα ο Χίτλερ εισέβαλε στις Κάτω Χώρες και τη Γαλλία, όπου οι ικανότητες του Junkers Ju 87 Stuka είχαν εντυπωσιάσει τους Σοβιετικούς. Οι προσπάθειές τους για τη δημιουργία ενός καθαυτού βομβαρδιστικού καθέτου εφορμήσεως δεν απέφεραν αποτέλεσμα μέχρι τον Ιούνιο του ιδίου έτους, οπότε αποφασίστηκε να προσαρμοστεί το VI-100 σε αυτόν το ρόλο.
Η ομάδα του Petlyakov πήρε απειλητική διορία 45 ημερών για να παραδώσει νέα σχέδια και όντως κατάφερε να τα καταθέσει την 1η Αυγούστου. Αυτό ήταν το PB-100 το οποίο διατήρησε αρκετές από τις καινοτομίες του VI-100 (όπως η εκτεταμένη χρήση ηλεκτρικών συστημάτων), ενώ αρκετές τροποποιήσεις βασίστηκαν στην ενδελεχή εξέταση κάποιων Junkers Ju 88A που είχαν αγοράσει οι Σοβιετικοί από τους έως τότε συμμάχους τους Γερμανούς.
Η ταχύτητα με την οποία ολοκληρώθηκαν τα σχέδια, σήμαινε πως το PB-100 θα περνούσε κατευθείαν στην παραγωγή, χωρίς την ύπαρξη πρωτοτύπου. Το καθεστώς ανέθεσε στα κρατικά εργοστάσια την κατασκευή του πρώτου έως την 7η Νοεμβρίου, αλλά αυτό ήταν φύσει αδύνατον, παρά τους εκφοβισμούς που δέχτηκαν. Η εντολή ήταν όμως ξεκάθαρη: τουλάχιστον ένα αεροσκάφος θα πρέπει να έχει κατασκευαστεί εντός του 1940, αλλιώς θα λαμβάνονταν δραστικά μέτρα εναντίον όσων θεωρούνταν υπεύθυνοι για την αργοπορία· και στη Σοβιετική Ένωση του Στάλιν, οι πάντες γνώριζαν με απόλυτη σαφήνεια πως μεταφράζονταν αυτά τα «δραστικά» μέτρα.
Το πρώτο αεροπλάνο πέταξε τελικώς στις 15 Δεκεμβρίου του 1940. Μέχρι τότε, το όνομα του Petlyakov είχε αποκατασταθεί, οπότε και βγήκε από τη φυλακή, και έτσι το PB-100 μετονομάστηκε σε Pe-2, που κατέστη ένα από τα πιο επιτυχημένα του είδους του καθ’ όλη τη διάρκεια του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου.
Μέχρι τις αρχές του 1941, όπου κατασκευάστηκαν πέντε Pe-2 για αξιολόγηση, φάνηκαν και τα ποικίλα προβλήματά τους. Κανένα μεν δε συνετρίβη, αλλά υπήρξαν αρκετές αναγκαστικές προσγειώσεις. Ωστόσο ικανοποίησαν πολύ σε γενικές γραμμές, παρά την ασυνήθιστα μεγάλη τους ταχύτητα κατά την προσγείωση και την απώλεια στήριξης σε χαμηλές ταχύτητες. Το νέο αεροσκάφος αποτέλεσε και τη βάση της εκδόσεώς του ως μαχητικού.
Η μετατροπή του Pe-2 στο μαχητικό Pe-3
Ήταν στις 2 Αυγούστου 1941, λίγες μόνο ημέρες αφότου ξεκίνησε η επιχείρηση «Μπαρμπαρόσα», όταν ο Petlyakov έλαβε εντολή να μετατρέψει, όσο γινόταν πιο γρήγορα, το Pe-2 σε μαχητικό μακράς εμβελείας. Αυτό κατέληξε στο Pe-3, το οποίο πραγματοποίησε την πρώτη του πτήση στις 7 Αυγούστου, πέντε μόλις ημέρες δηλαδή μετά την έκδοση του αιτήματος. Ασφαλώς αυτό δεν αποτέλεσε σχεδιαστικό θαύμα, αφού η ομάδα του χρειάστηκε να κάνει τις ελάχιστες δυνατές αλλαγές, οι οποίες συνίσταντο κατά βάση στην τοποθέτηση προσθέτων δεξαμενών καυσίμου: μία στην καταπακτή βομβών και άλλη μία στη θέση του πυροβολητού κάτω από την άτρακτο.
O οπλισμός τροποποιήθηκε επίσης, με αποτέλεσμα δύο πολυβόλα Berezin UBK των 12,7 χιλ. και ένα ακόμη ShKAS των 7,62 χιλ., να βρίσκονται στο ρύγχος. Ο πυργίσκος πίσω από το κόκπιτ παρέμεινε αμετάβλητος, αλλά το πολυβόλο στην κοιλιά της ατράκτου αφαιρέθηκε και αντικαταστάθηκε από κάποιο ελαφρύ ShKAS των 250 βλημάτων στην ουρά (ένα σχέδιο προερχόμενο από το μαχητικό VI-100). Μια εξωτερική σχάρα βομβών τοποθετήθηκε κάτω από κάθε πτέρυγα μαζί με τις αυτές που προσαρτούνταν στα άκρα των κινητήρων. Το τυπικό φορτίο βομβών ήταν περίπου 400 κιλά (880 λίβρες), αλλά σε περίπτωση ανάγκης, μπορούσαν να μεταφερθούν περισσότερες. Το ηλεκτρικό σύστημα ρίψης τους καταργήθηκε και διατηρήθηκε το χειροκίνητο. Τα καταδυτικά φρένα και η ραδιοπυξίδα αφαιρέθηκαν, ενώ ο ασύρματος της εκδόσεως του ελαφρού βομβαρδιστικού αντικαταστάθηκε με άλλον βάσει της ιδιότητός του ως μαχητικού.
Tα νέα προβλήματα και η έκδοση του Pe-3bis
Η παραγωγή εγκρίθηκε 12 ημέρες αργότερα, στις 14 Αυγούστου του 1941. Μέχρι το τέλος του μηνός ξεκίνησε και η παράδοση των πρώτων αεροσκαφών σε επιχειρησιακές μονάδες. Λόγω της μεγίστου βιασύνης των Σοβιετικών, δεν αποτελούν έκπληξη τα παράπονα του προσωπικού πρώτης γραμμής που ζητούσαν επιτακτικά αλλαγές. Ο ασύρματος είχε ανεπαρκή εμβέλεια και η απουσία ραδιοπυξίδας έγινε αμέσως αισθητή. Τα ρυγχαία πολυβόλα απεδείχθησαν ανεπαρκή, ενώ η έλλειψη μετωπικής θωράκισης το καθιστούσαν εξαιρετικά ευάλωτο σε εχθρικά πυρά. Ο διοικητής μιας Μοίρας είχε αναφέρει χαρακτηριστικά πως τα Pe-3 θα εξαφανίζονταν μέσα σε δύο αερομαχίες χωρίς τη σχετική θωράκιση.
Η ομάδα σχεδιασμού ανταποκρίθηκε άμεσα με το βελτιωμένο Pe-3bis να πετά το Σεπτέμβριο κιόλας. Ο ρυγχαίος οπλισμός με τα δύο πολυβόλα UBK παρέμεινε και ενισχύθηκε περαιτέρω με ένα πυροβόλο ShVAK των 20 χιλ., ενώ το ShKAS στον ουραίο κώνο αφαιρέθηκε εντελώς. Το αεροσκάφος έφερε τώρα εμπρόσθια θωράκιση, όπως και αυτόματα slats στις πτέρυγες για τη διευκόλυνση της προσγείωσης. Τέλος, τοποθετήθηκε και κάμερα αναγνώρισης.
Ο αριθμός παραγωγής τους, συγκρινόμενος πάντοτε με τα τεράστια νούμερα του Pe-2, ήταν περιορισμένος και δεν ξεπέρασε τα 207 μέχρι το 1944 (το Pe-3bis παρήχθη σε 152 κομμάτια). Τα Pe-3 χρησιμοποιήθηκαν σε αερομαχίες, αναγνωριστικές αποστολές και επιθέσεις εναντίον εδαφικών στόχων έως το πέρας του πολέμου. Αρκετά μάλιστα βελτιώθηκαν κι άλλο ως προς τον οπλισμό τους σε μονάδες πρώτης γραμμής.
