Только летом 1938 г. Петлякову позволили вернуться к работе в Специальном техническом отделе (СТО) НКВД. Организация подобных учреждений, использовавших для проведения научных и конструкторских работ осужденных специалистов, практиковалась в СССР с конца 20-х годов. Тогда из арестованных по "делу Промпартии" работников авиапромышленности сформировали конструкторское бюро на заводе No 39. в котором в рекордный срок был спроектирован истребитель И-5. В конце 30-х годов число "врагов народа" среди авиаконструкторов стало столь велико, что это серьезно повлияло на состояние советских ВВС. Поэтому многих известных специалистов "извлекли" из каменоломен и с лесоповала, чтобы использовать по прямому назначению. Под непосредственным надзором Л.П.Берии в составе СТО организовали КБ-29, фактически целое объединение конструкторских бюро, занимавшихся проектированием новых боевых самолетов. Основную часть коллектива конструкторов составляли заключенные, жившие и работавшие в здании КОСОС ЦАРИ, превращенном в своеобразную тюрьму. Заключенными были и все фактические руководители КБ, включая А.Н.Туполева.

Новой машиной, к проектированию которой приступил Петляков во главе коллектива из 50 конструкторов, должен был стать высотный истребитель с большой дальностью полета и мощным наступательным вооружением. В этой работе совершенно несомненно просматривается связь с предыдущей машиной Петлякова - высотным бомбардировщиком АНТ-42, о чем необходимо сказать несколько слов.

Одной из центральных идей, положенных в основу проекта АНТ-42, было обеспечение высокой скорости полета на больших высотах. Разработчики будущего ТБ-7 стремились сделать так, чтобы истребители противника не могли его догонять в полете, чем обеспечивалась высокая выживаемость машины в условиях боевых действий. Но разработка и доводка AНT-42 сильно затянулись как из-за неполадок с силовой установкой, так и в связи с репрессиями, которые обескровили конструкторское бюро. Пострадали от них и многие сторонники развития тяжелобомбардировочной авиации в руководстве ВВС.

Несмотря на все достоинства АНТ-42, нельзя не заметить и противоречия, заложенного в саму идею машины: высотный многоместный бомбардировщик был лишен герметичных кабин. Современники вспоминают, что причиной этому было весьма прохладное отношение Туполева к уже не редким в середине 30-х годов гермокабинам. Следует признать, что решить проблему защищенности тяжелого бомбардировщика только за счет высокой скорости полета на больших высотах в то время не удалось. Новые истребители, появившиеся во второй половине 30-х годов, сделали резкий скачок в скоростных характеристиках по сравнению с самолетами прежнего поколения.

В этих условиях Петляков понял, что если нельзя прорваться в тыл противника самостоятельно, следует попробовать сделать это под прикрытием дальних истребителей большого радиуса действия. Так родилась идея высотного истребителя сопровождения. который должен был прикрывать АНТ-42 и дальних рейдах. Заметим, что в формировании облика новой машины Туполев уже не принимал никакого участии, поэтому кабины самолете предполагалось сделать герметичными.

Самолеты, подобные АНТ-42,создавались и за рубежом. Бомбардировщики, оборудованные" гермокабинами и устройствами для похищения высотности двигателей (той или иной системой наддува), считались одним из перспективных видов оружия для будущей войны. В США уже готовились к серийному выпуску знаменитой "летающей крепости" - Боинга В-17, имевшего турбонагнетатели не моторах. В Англии и Германии также активно работали над бомбардировщиками с гермокабинами. Таким машинам нужно было противопоставить высотные истребители-перехватчики. Таким образом, назначение будущего истребителя являлось двояким: дольний истребитель сопровожденная и высотный перехватчик. Наименование "100" истребитель получил, по-видимому, в связи с названием организации где создавался - СТО; машина другого "арестанта" В. М. Мясищсва получила название СТО-два или "102", а самолет А. И. Туполева - СТО-три или "103". "Сотка" пережила Снецтехотдел, который вскоре был переименован в Особое техническое бюро (ОТБ), которое возглавил майор госбезопасности В. Кравченко.

Любопытно, что все документы, выходившие за пределы ОТБ, в том числе и по сугубо техническим вопросам, подписывал его начальник. Имена главных конструкторов нигде не фигурировали. Однако еще существовали документы, ответственность за которые несли исполнители-заключенные. Поскольку НКВД решило не тиражировать подписи врагов народа", каждому из специалистов, имевших право утверждения документов, была выдана номерная печать.

Задача, стоявшая перед конструкторами-заключенными, было нелегкой. По техническому заданию практический потолок машины должен был составлять 12500 м. а на высоте 10000 м "сотка" должна была летать со скоростью 630 км/час. Жестким был и срок, установленный на создание машины - она должна была взлететь в следующем,

1939-м году. Такой срок обусловил и режим работы ОТБ: 11 -12 ч в сутки без выходных дней и каких-либо поблажек. В мае 1939 г. изготовили полноразмерный макет нового самолета, который принимала комиссия под председательством начальника НИИ ВВС генерал-майора авиации А.И.Филина. "Краги народа" из ОТБ успешно справились с важным заданием и их детище - "сотка" - построенная на заводе № 156, впервые поднялась в воздух 22 декабря 1939 г.

Конструкция фюзеляжа новой машины, разработанная А.И.Путиловым, по типу приближалась к монококу. Фюзеляж состоял из трех технологических узлов, представлявших собой тела вращения с легким гаргротом между кабиной пилота и кабиной штурмана и стрелка. Обшивка фюзеляжа была сравнительно толстой, в среднем 1.5-2 мм. а шпангоуты - редкими, через 0,3-0.5 м. Стрингеры для подкрепления обшивки не применялись. Крыло самолета было трапециевидным двухлонжеронным, практически без стреловидности по передней кромке, и состояло из центроплана и двух консолей, с густым набором стрингеров и нервюр, закрытых обшивкой толщиной 0,6-0.8 мм. Элероны были разрезными, закрылки - типа Шренка. Грехопорное шасси с хвостовым колесом спроектировал Т. П. Сапрыкин. Главные опоры были двухстоечнымн. убираемыми поворотом назад в мототндолы; хвостовое колесо тоже убиралось. Обшивка самолета была покрыта лаком и сохраняла естественный серебристый цвет. А вот элероны и рули были окрашены красной краской. На боргах фюзеляжа и па нижней поверхности крыльев Пыли изображены звезды с черной окантовкой.

Самолет "100 с двумя моторами М-105, с двумя турбокомпрессорами ТК-2 и двумя гермокабинами" - таково было его полное официальное наименование - можно считать поистине новаторским, несмотря на традиционную компоновочную схему. На машине стояли два новейших по тем временам мотора М-105 с турбокомпрессорами ТК-2, включенными в силовую схему мотогондол, и винтами ВИШ-42. Турбины компрессоров размещались по бортам мотогондол под передней кромкой крыла. Комфортные условия экипажу из трех человек создавали две гермокабины (автор - М.Н.Петров), снабжавшиеся сжатым воздухом от турбокомпрессоров и сохранявшие постоянным давление, начиная с высоты 3700 м и до предельного потолка 10000 м. Десятикратный запас прочности обеспечивал безопасное выполнение любых фигур высшего пилотажа. Широко были применены электродистанционные агрегаты управления, разработанные Л.А.Енгнбаряном и И.М.Склянским.

Самолет имел мощное наступательное вооружение, включавшее две 20-мм пушки ШВАК (боезапас - по 300 снарядов на ствол) и два 7,62-мм пулемета ШКАС (но 900 патронов для каждого). Для защиты истребителя от атак с задней полусферы предусматривалась установка неподвижною пулемета ШКАС в хвостовом коке с боекомплектом из 700 патронов.

Для использования в качестве истребителя-бомбардировщика на самолете была предусмотрена возможность подвески на внешних держателях двух авиабомб калибра 250 кг или 500 кг. Кроме того, на "сотке" применили новый вид вооружения - кассету К-76 с 40 трехдюймовыми артиллерийскими (неопереннымн) снарядами, сбрасываемыми на строи бомбардировщиков противника. Подрыв снарядов производился с помощью дистанционной трубки. В другом, более позднем варианте, в кассеты К-100 укладывались 96 бомб весом по 2,5 кг. В то время бомбардировочное вооружение для поражения воздушных целей считалось довольно перспективным.

Существует известное выражение, в соответствии с которым недостатки человека есть продолжение ото достоинств. То же самое можно сказать и о самолетах. Когда 22 декабря П.М.Стефаиовскнй начал заводские испытания новой машины, стало ясно, что множество нововведений не прошли даром для "сотки": перечень выявленных на испытаниях дефектов оказался поистине необъятным.

В первом же полете выявилась конструктивная ошибка, допущенная при расчете амортизаторов стоек шасси. Ее быстро устранили. Труднее оказалась задача доработки моторов. Система охлаждения масла, как выяснилось, обладала недостаточной производительностью на высотах свыше 5000 м: начиная с высоты 6000 м превышала максимально допустимую и температура воды. Несмотря на двукратную замену моторов, маслопомп и другого оборудования, на испытаниях не удалось достичь полных высотно-скоростных характеристик "сотки". Не удалось заморить и скороподъемность на больших высотах.

Наивысшая скорость, полученная при "прогоне площадки" на высок" 6600 м, составила 538 км/час. Высоту -1000 м истребитель с нормальной полетной массой 7265 кг набирал за 6.8 мин. За период заводских испытаний с 22 декабря 1939 г. по 10 апреля 1940 г. самолет находился в доводке и ремонте (после вынужденной посадки "на живот" из-за невыпуска лыжного шасси) 122 суток, а летал только 11 дней. Всего было выполнено 23 полета.

Начиная с 11 апреля 1940 г. "сотка" проходила государственные испытания в НИИ ВВС Красной Армии. Первый экземпляр самолета опять пилотировал майор Стефановский, штурманом был майор Никитин. На втором экземпляре, так называемом "дублере", летали пилот капитан А.М.Хринков и штурман П.И.Перевалов. "Дублер" нем нот отличался от первого экземпляра. На нем, помимо кассет, была предусмотрена внутренняя подвеска авиабомб калибром 25-100 кг. Впрочем, "дублер" оказался несчастливой машиной. Во время 11-го полета из-за негерметичностн бензосистемы и искрения контактов переключателей в кабине пилота возник пожар. Ослепленный дымом Хрипков был вынужден быстро посадить самолет, в результате чего из-за высокой вертикальной скорости истребитель скапотировал. Экипаж получил травмы, машина была практически разрушена.

На вновь оставшемся единственным первом экземпляре "сотки" продолжили испытания. Для увеличения путевой устойчивости на машине нарастили кили примерно на треть площади (с 0.77 до 1 м2). Продольная устойчивость машины также была признана недостаточной и для ее повышения было предложено увеличить утл стреловидности консолей, что впоследствии и было сделано на Пе-2. При полностью выпущенных посадочных пипках посадка "сотки" на "три точки" оказалась невозможной, так как не хватало рулей, поэтому было рекомендовано не выпускать закрылки полностью, а на серийных машинах изменить угол установки стабилизатора.

Самым же неприятным открытием оказались свойства профилей крыла на скоростях, близких к посадочным. Дело в том. что в погоне за высокими максимальными скоростями были выбраны остроносые профили разработки ЦАРИ: "В" в корне крыла и "BS" на его концах. Они действительно имели меньшее лобовое сопротивление при равном с обычными профилями коэффициенте подъемной силы на малых углах атаки, однако на больших углах, характерных для условий посадки, на таких профилях происходил несимметричный срыв потока.

В ходе государственных испытаний было выполнено 34 полета с общим налетом 13 ч 25 мин. и в целом самолет соответствовал всем требованиям технического задании за исключением скорости, поскольку на разных высотах он не добирал 10-20 км/час. Несмотря на выявленные недостатки, общее заключение по испытаниям самолета "100" было благоприятным. В нем отмечалось:

"1. Самолет "100" представляет собой наиболее удачное разрешение проблемы создания вооруженной машины с герметичной кабиной. Необходимо построить опытную серию самолетов "100"...

...3. В целях использования высокой аэродинамики самолета "100" целесообразно создание на его базе пикирующего бомбардировщика без гермокабины. Необходимо построить опытную серию.

Макет этого самолета предъявить на утверждение к 1 июня 1940 г..."

Третий пункт заключения резко изменил судьбу "сотки". Перед руководством советской авиапромышленности стояла проблема быстрой замены основного фронтового бомбардировщика советских ВВС - СБ. Сконструированный еще в 1934 г. и серийно строившийся с 1936 г.. к началу войны он устарел. Тяжелые испытания выпали на его долю уже в ходе советско-финской войны зимой 1939- 1940 гг., хотя финскую авиацию и количественно, и качественно нельзя было отнести к передовым. Требовалась новая массовая машина для фронтовой авиации, и ею должен был стать пикирующий бомбардировщик. В результате на отчете но испытаниям "сотки" появилась резолюция начальника ВВС Красной Армии командарма 2-го ранга Я.Смушкевича: "Акт утверждается с внесением поправки в заключение: самолет "100" в пикирующем варианте признать целесообразным для серийной постройки".