Скоростной пикирующий бомбардировщик Пе-2
Штурмовик Ил-2
Штурмовик Ил-10
Истребитель Як-3
Истребитель Ла-7
посредственной поддержки наземных войск; истребитель Як-1 конструкции Яковлева был самым легким и быстроходным для своего класса самолетом. В 1940 году в КБ Лавочкина был построен цельнодеревянный истребитель ЛаГГ-3, а КБ Микояна разработало и построило высотный истребитель МиГ-3, который на высоте 7—8 км развивал скорость свыше 640 км/ч. КБ Петлякова создало дальний бомбардировщик Пе-8 и пикирующий бомбардировщик Пе-2. По ряду показателей новые советские боевые машины превосходили самолеты, состоявшие на вооружении фашистской Германии.
Нападение фашистской Германии на Советский Союз в 1941 году поставило российскую авиацию в тяжелое положение. Перевооружить авиацию Советского Союза на новые типы самолетов до начала войны не удалось — они производились еще в небольших количествах, и многим нашим летчикам в первый год войны пришлось сражаться на самолетах устаревших типов. Самолеты были просты по конструкции и построены из недефицитных материалов. Это существенно облегчало их массовое производство в условиях военного времени. Штурмовик Ил-2 из одноместного стал двухместным, что обеспечило защиту самолета от атак истребителей сзади, была повышена мощность его двигателя у земли, поставлены более совершенные пушки. Параллельно с модификацией Ил-2 был спроектирован и запущен в серийное производство штурмовик Ил-10. Боевые свойства истребителей в ходе войны непрерывно улучшались за счет новых модификаций. Максимальная скорость истребителей конструкции Лавочкина и Яковлева возросла с 560—580 до 700—720 км/ч. Советские самолеты Як-1, Як-3, Як-7Б, Як-9, Ла-5, Ла-7, МиГ-3, Пе-2, Ил-2, Ил-4, Ту-2 по маневренности, вооружению и характеристикам по массе превосходили немецкие Ме-109, FW-190, Ju-87 и Ju-88. Лучшими истребителями у союзников были английский «Спитфайр», американский «Эркобра» и «Мустанг», а бомбардировщиками — американские В-17, В-29, английские «Ланкастер» и «Москито».
В 1930—1940 годах под руководством военного инженера Владимира Сергеевича Вахмистрова велись работы по «составному самолету». Это понятие определялось как комбинация нескольких самолетов, сцепленных жестко (не на буксире) и летающих совместно в целях: доставки самолетов-истребителей на расстояния, превышающие радиус их действия за счет топлива самолета с большой дальностью полета; увеличения дальности сопровождения тяжелого самолета истребителями, базирующимися на нем, взлетающими с него и садящимися на него; использования истребителей в качестве пикирующих бомбардировщиков для точного прицельного бомбометания такими крупными бомбами, которые истребитель при самостоятельном взлете поднять не может; облегчения взлета перегруженного самолета при помощи вспомогательного самолета.
Взлет и полет происходили с работающими двигателями всех самолетов, все самолеты были с экипажами. Крепление истребителей на носителе достигалось путем установки на его крыле и фюзеляже, а также под ними специальных стержневых пирамид и подкосов с замками крепления, управляемыми от летчиков. Несомые самолеты крепились в трех точках, из которых замок делался в задней точке, а передние две освобождались после того, как срабатывал замок. Конструктивные решения пробовались различные, в них применялись самолеты ТБ-1 и ТБ-3 как носители одноместных истребителей И-4, И-5, И-16 и И-Z. Были такие комбинации:
Различные варианты «Звена» В. С. Вахмистрова
ТБ-1 + два И-4 (оба на крыле ТБ-1);
ТБ-1 + два И-5;
ТБ-3 + три И-5;
ТБ-3 + два И-Z под крылом;
ТБ-3 + И-Z под фюзеляжем, с подцеплением и отцепле-нием в воздухе, так как для крепления самолета И-Z на земле ему не хватало высоты.
ТБ-3 + два И-16 (под крылом);
ТБ-3 + два И-16 (под крылом) + два И-5 + И-Z (с подцеплением и отцеплением в воздухе);
ТБ-3 + два И-16 с двумя фугасными бомбами ФАБ-250 каждый;
ТБ-3 + три И-16 (все с подцеплением и отделением в воздухе).