На основании предварительных данных КБ, свидетельствующих о возможности существенного повышения летных характеристик машины при установке нового мотора М-71, было подготовлено постановление КО при СНК СССР о постройке пикирующего бомбардировщика ПБ-1 с М-71 или М-120 с предъявлением первого опытного экземпляра к 1 июля 1940 г.
Самолет разрабатывался в двух вариантах: четырехместного скоростного бомбардировщика СПБ и двухместного пикирующего ПБ-1.
25 октября 1939 г. эскизный проект бомбардировщика с М-71 направили М. М. Кагановичу. В пояснительной записке отмечалась возможность установки на самолете и других моторов — М-106, М-81, М-120, а также турбокомпрессоров. ПБ-1 получил положительную оценку НИИ ВВС, и его начали строить на заводе № 1. Эти работы нашли отражение в годовом отчете завода за 1939 г., где записано, что не закончены постройкой ПБ-1 2М-120 и ПБ-1 2М-71.
Успешная разработка новых моторов АМ-37 привела к тому, что Н. Н. Поликарпов решил установить его на четырехместный СПБ вместо М-71. Получилась машина во многом иного класса, ее обозначили СПБ (Е). Длина самолета увеличилась на 800 мм и стала равной 12,2 м, экипаж состоял из четырех человек. Дополнительный стрелок защищал нижнюю полусферу. Бомбовая нагрузка достигала 3300 кг, из них 600 кг на внутренней подвеске. ПБ-1 имел несколько лучшие характеристики на малых высотах (521 км/ч — у земли, 610 км/ч — на высоте 5000 м), СПБ (Е) — на больших (495 км/ч — у земли, 622 км/ч — на высоте 6800 м).
После появления проекта СПБ (Е) с двумя АМ-37 в НИИ ВВС провели его анализ. В «Заключении по эскизному проекту», которое 19 апреля 1940 г. утвердил начальник ГУАС КА Репин, говорилось:
«1. Летно-тактические данные СПБ-2АМЗ7 соответствуют тактико-техническим требованиям к опытным самолетам 1940–1941 годов.
2. Предъявленный эскизный проект утвердить.
3. Учитывая состояние опытных авиамоторов, считать вариант модификации СПБ с 2АМ-37 первоочередной работой, а ранее рассмотренные варианты с М-71 и М-81— работами резервными».
НИИ ВВС предложил построить макет новой задней огневой точки.
23 марта 1940 г. директор завода № 22 Окулов, главный конструктор завода № 1 Поликарпов и начальник ОКО «Д» Жемчужин направили письмо наркому авиапромышленности А. И. Шахурину. В нем они отмечали, что, ввиду быстрого прогресса авиационной техники, строящийся серийно на заводе № 22 самолет СПБ по своим летно-тактическим данным может удовлетворить требованиям ВВС только на короткое время. «Повышение его скоростных данных может быть достигнуто установкой [турбокомпрессоров. — Прим. авт.] ТК-2 и затем поставкой мотора М-107 после выхода и отработки этого мотора. Эти сравнительно небольшие по объему модификации являются естественным ростом этого самолета». Далее в этом письме отмечалось, что перспективу самолету и заводу может обеспечить установка мотора АМ-37 — СПБ (Е). Сменные моторамы позволяют вместо АМ-37 ставить М-71 и новый мотор воздушного охлаждения М-90. ПБ-1 также предполагалось строить в варианте со сменными моторами — М-71 и М-90. По мнению авторов письма, удовлетворяющее ВВС вооружение является слабым, на СПБ необходимо ставить пушки. Они обращались к наркому с просьбой поддержать их планы и выделить средства на постройку СПБ (Е) и перспективные работы по совершенствованию самолета.
На рассвете 1 сентября 1939 г. германские Вооруженные силы атаковали Польшу. Из 810 участвовавших в кампании немецких бомбардировщиков около половины (406) составляли пикирующие бомбардировщики и штурмовики «Юнкерс» Ju-87. Высокая боевая эффективность этих машин, непомерно раздутая геббельсовской пропагандой, привлекла внимание военных специалистов многих стран к пикирующим бомбардировщикам.
СССР не был исключением. С конца 1939 г. к проектированию этого класса боевых машин подключились многие конструкторские коллективы. 14 апреля 1940 г. был готов эскизный проект одноместного скоростного пикирующего бомбардировщика с одним мотором М-9 °C. А. Кочеригина. В мае 1940 г. НИИ ВВС предложил переделать созданный в тюремных условиях двухмоторный истребитель «100» В. М. Петлякова в пикирующий бомбардировщик ПБ-100 (прототип известного в годы войны Пе-2). 28 мая 1940 г. было рекомендовано запустить в серию СБ-РК А. А. Архангельского в варианте пикирующего бомбардировщика.