В начале 1943 г. несколько наиболее надежных машин оборудовали для подъема ФАБ-5000. Первый боевой вылет с новым сверхоружием состоялся в ночь на 29 апреля 1943 г. Пе-8 № 42029, оснащенный дизелями М-30, сбросил пятитонку на Кенигсберг. В конце мая две ФАБ-5000 были сброшены на немецкие войска в районе Могилева, 4 июня одна такая бомба разнесла железнодорожные пути на станции Орел. В июле бомбардировке вновь подвергся Орел, а затем немецкие войска на Курской дуге. Всего до весны 1944 г. в боевых действиях использовали 13 пятитонных бомб. Они имели высокий поражающий эффект, однако транспортировка таких бомб на Пе-8 оказалась вовсе не рядовым явлением. Для повышения боевых качеств бомбардировщика требовалась его кардинальная модернизация.
Такие работы начались в конструкторском бюро Незваля во второй половине 1943 г. Предполагалось улучшить аэродинамику самолета, усилить его конструкцию и вооружение. Зимой 1943-44 гг. был подготовлен эскизный проект самолета, получившего заводское обозначение «Т». Машина имела новую компоновку кабины экипажа с размещением двух пилотов рядом. Бомбоотсек увеличенного объема позволял свободно загружать одну ФАБ-5000 или две ФАБ-2000. В качестве силовой установки предполагалось использовать двигатели АШ-82ФН с турбокомпрессорами ТК-3 или дизели М-31 (развитие М-30). В последнем варианте при взлетной массе 37,5 т новый Пе-8 мог доставить груз в 1 т на 7500 км.
В начале 1944 г. проект «Т» несколько раз корректировали и на первом этапе получили его одобрение в Наркомате авиапромышленности. На авиазаводе в Казани стали готовить оснастку для производства модернизированного Пе-8. Однако до реализации проекта дело не дошло. 5 марта 1944 г. ГКО издал постановление о прекращении выпуска Пе-8.
Среди причин отказа от создания коренной модификации Пе-8 стало принятое в середине 1943 г. решение строить значительно более мощный четырехмоторный бомбардировщик. 7 сентября 1943 г. КБ, возглавляемое А.Н. Туполевым, получило задание на разработку эскизного проекта самолета, способного перевозить на внутренней подвеске две 5-тонные бомбы. По взлетной массе он превышал Пе-8 более чем в 2 раза, должен был развивать на высоте 10 км максимальную скорость 500 км/ч и обладать дальностью полета не менее 5000 км. Проект под обозначением «самолет 64» разрабатывали до середины 1945 г., когда задачу решили упростить, скопировав американский В-29.
Полет в США и пассажирский вариант Пе-8Во второй половине весны 1942 г. для обмена мнениями по вопросу открытия второго фронта правительство СССР решило направить в США делегацию во главе с В.М. Молотовым. Проделать рискованный путь решили на Пе-8 по маршруту, пролегавшему через Великобританию. Для проверки возможности перелета в конце апреля 1942 г. самолет под управлением командира корабля Асямова прошел по маршруту Мос- ква-Данди. В целом полет прошел нормально. Уже по прибытии на Туманный Альбион при перелете на английском транспортном самолете «Фламинго» с одного аэродрома на другой произошла катастрофа, во время которой Сергей Асямов погиб. Обратно в Москву Пе-8 привел м-р Эндель Пусэп.
Для перелета в США выбрали хорошо проверенную машину № 42066 с двигателями АМ-35А. Доработки свелись к установке в центральном отсеке пассажирских сидений. Пассажиров, а среди них были и женщины, облачили в меховые комбинезоны и снабдили кислородными приборами. В ночь на 19 мая 1942 г. самолет, который пилотировали командир корабля Пусэп и второй пилот Владимир Обухов, вылетел из Москвы. По пути следования температура за бортом доходила до -40 'С, в импровизированном пассажирском салоне было так же холодно. Перелет проходил с посадками на аэродроме Тилинг в Шотландии, в Рейкьявике (Исландия) и на канадской авиабазе Гус-бей. Во второй половине дня 29 мая Пе-8 благополучно приземлился в Вашингтоне. После проведения переговоров 4 июня машина стартовала в обратный путь и успешно вернулась в Москву. За выполнение этого полета пилоты и штурман Ште- пенко получили звания Героев Советского Союза, были удостоены боевых наград и другие члены экипажа.
Пе-8 «ОН» сер. № 42712 во время Государственных испытаний. Лето 1945 г.
Компоновка и внутренний вид пассажирской кабины Пе-8 «ОН»
Уже после визита в США разработка специальных пассажирских самолетов для перевозки высшего руководства в условиях войны стала особой темой для некоторых КБ и проходила под наименованием «самолеты особого назначения» («ОН»). В ее рамках переделкам подвергли Ер-2, Б-25, С-47. В середине 1943 г. по указанию наркома Шахурина начались работы и по переоборудованию Пе-8. Официальное решение ГКО об их проведении последовало значительно позже – 15 марта 1944 г.