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 в свете событий 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-3Б 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. Сначала это просто называлось «большой модернизацией». От серийных ДБ-3Б новый самолет внешне отличался в первую очередь новой носовой частью веретенообразных очертаний с обширным остеклением. В самом носу в шаровой установке стоял пулемет ШКАС. Такое конструктивное решение было навеяно знакомством с трофейным немецким бомбардировщиком Хейнкель Не 111В. 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. «Носовая установка типа Гейнкель» стала одной из основных отличительных черт 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 кв. м) увеличили площадь крыла при сохранении прежнего размаха. Относительная толщина крыла при этом уменьшилась.

Размах элеронов сократили, а за счет этого нарастили площадь щитков, при этом предусмотрели больший угол отклонения их при посадке. Ширина щитков тоже увеличилась. Щитки делились на три секции — на центроплане, у мотогондол и на отъемных консолях.

Под названием «самолет 31» в Советском Союзе испытывали захваченный в Испании немецкий бомбардировщик Хейнкель Не 111В.

Носовая стрелковая установка ДБ-3Ф

Кинематические схемы стоек шасси: а — самолета ДБ-3; б — самолета ДБ-3Ф (Ил-4); 1 — колесо шасси; 2 — амортизационная стойка шасси; 3 — ось вращения шасси при уборке-выпуске; 4 — задний подкос, состоящий из нижней и верхней частей ( см. вид по стрелке А); 5 — шарнир с упором, не позволяющий подкосу прогибаться вниз; 6 — цилиндр подъема шасси; 7 — рычаг аварийного выпуска шасси; 8 — верхняя ферма шасси; 9 — нижняя ферма шасси