Пе-3бис опытный завода №22 1941г.

Пе-3бис серийный завода №39 1942г.

Стремление улучшить боевые и эксплуатационные качества самолета привело к созданию второго варианта Пе-3бис. Работа проводилась в Иркутске в конце 1941 г. - начале 1942 г. В серию Пе-3бис запустили в апреле 1942 г. (в этом же месяце из деталей, привезенных из Москвы, сумели собрать еще 11 "обычных" Пе-3, доведя их общее количество до 207 единиц), а в НИИ ВВС опытный самолет второго варианта (заводской № 40143900) попал только в конце мая. Контрольные испытания проводил летчик М. Нюхтиков. Отличия машины от первого варианта Пе-3бис заключались в следующем:
—  пулеметы УБК изъяли из носовой части фюзеляжа и разместили под центропланом на месте прежнего бомбоотсека Пе-2. Оба УБК закрепили на общей раме, закрытой легким открывающимся вбок люком. Передняя часть рамы имела цапфы, относительно которых могла поворачиваться при обслуживании и заряжании пулеметов. При освобождении задних узлов крепления пулеметы вместе с патронными ящиками опускались казенной частью вниз, что существенно упрощало процесс подготовки вооружения. Боекомплект правого пулемета состоял из 230, а левого — из 265 патронов;
—  вместо турели, разработанной для первого опытного Пе-3бис заводом № 39, у штурмана смонтировали серийную установку конструкции завода № 32 (так называемую "установку Торопова", она же ВУБ-1, она же Б-270). В различных литературных источниках, в том числе и у многоуважаемого В.Б. Шаврова, ее ошибочно называют "ФТ". Питание пулемета УБК (на турели устанавливался именно крыльевой, с электроспуском и пневмоперезарядкой, а не специальный турельный вариант пулемета Березина) было ленточным, боекомплект состоял из 200 патронов. Для повышения надежности установки пулемет оборудовали устройством электроподтяга ленты. В ходе испытаний выяснилось, что отклонение пулемета в стороны усилиями штурмана на угол свыше 40-50° при крейсерских скоростях полета невозможно из-за больших аэродинамических нагрузок. Для устранения этого явления на экран установили двухлепестковый компенсатор, оказавшийся, впрочем, недостаточно эффективным;
—  в кабине экипажа в качестве вынужденной меры сняли противокапотажную раму для улучшения условий работы штурмана в полете;
—   усилили бронирование экипажа, при этом общая масса стальной брони возросла до 148 кг. Спереди пилота прикрыли бронеплитками толщиной 4-6,5 мм, чего нельзя было сделать на первом варианте Пе-3бис, носовая часть которого оказалась буквально "нашпигована" оружием. Бронеспинку сиденья пилота выполнили из стали толщиной 13 мм, а лобовые стекла — из 45-миллиметрового сталинита. Кроме того, забронировали нижний люк кабины экипажа для защиты от случайного выстрела из УБК в момент посадки в самолет;
—  остекление в носовой части фюзеляжа ликвидировали, оставив лишь небольшой смотровой люк перед штурманом для осуществления прицеливания при бомбометании с горизонтального полета;
—  перенос оружия в центроплан потребовал уменьшения емкости бензобака № 7 и запаса горючего на 100 л. Для изоляции бака и предохранения его от нагрева ввели асбестовую перегородку, которая одновременно служила экраном, предохранявшим пулеметы от подтекания на них бензина;
—  площадь килей увеличили на 15 % для повышения путевой устойчивости (только на опытном самолете);
—   установили противообледенительную систему на винты и лобовое стекло фонаря кабины;
—   вместо регуляторов постоянных оборотов винта Р-3 с электродистанционным управлением, недостатком которых была возможность раскрутки винтов при выходе из пикирования, смонтировали агрегаты Р-7 со штурвальным управлением из кабины пилота.

Установка пушки ШВАК на серийном самолете Пе-3бис