Указание маршала Новикова о необходимости усиления оборонительного вооружения нового бомбардировщика было немедленно подхвачено специалистами НИИ ВВС. С целью научного обоснования требуемого состава стрелково-пушечных установок бомбардировочных самолетов было выдано соответствующее задание Военно-воздушной академии имени Н.Е. Жуковского. Ученые академии (отчет подписали генерал-майоры ИАС, профессора Б. Горощенко и С. Козлов, а также полковник-инженер, будущий академик В. Пугачев) выдали весьма уклончивые рекомендации. По их мнению, двухмоторный дневной бомбардировщик мог выполняться как абсолютно невооруженным, так и "слабовооруженным" (в последнем случае предполагалось, что такой самолет должен иметь 4 пушки калибра 20 мм - в носовой, кормовой и спаренной верхней установке). Заметим, что в СССР ни одна из двухмоторных машин не могла дотянуть до такой "слабовооруженности". Судя по всему, Мясищев, сделав выбор в пользу аэродинамики, оставался убежденным сторонником единственной оборонительной установки в хвостовом коке. Но в процессе испытаний ДЭУ выявился ее серьезнейший порок, в то время неустранимый. Дело в том, что по мере подхода ствола пулемета к положению, согласованному с оптической осью прицела, сигнал управления, естественно, уменьшался, и установка останавливалась, не доходя до "нуля". Непараллельность ствола и оси прицела составляла в статическом режиме около 2°, а в динамическом - и того более (поскольку в следящей системе имелась обратная связь только по положению, но не по угловой скорости). Кроме того, определенные трудности вызвало разнесение оружия и прицела по длине самолета. Словом, огонь велся "в ту сторону", а отнюдь не в цель. Недостаточным сочли и боекомплект ДЭУ - всего 100 патронов. Как и предсказывали специалисты ОКО-22, идея невооруженного (или, скорее, "маловооруженного") самолета-бомбардировщика явно шла вразрез с традиционным мышлением.

Однако заказывает музыку тот, кто платит. Концепцию машины пришлось пересмотреть в соответствии с пожеланиями руководства ВВС. В результате появился новый вариант бомбардировщика, получивший обозначение Пе-2М. В отличие от Пе-2И он снова стал трехместным, со стрелком-радистом, разместившимся в хвостовой части фюзеляжа, и вооружением, по схеме повторявшим обычные "пешки". Не оправдавшую надежд ДЭУ ликвидировали, а взамен ее в задней части кабины штурмана смонтировали подвижную установку ВУ-5-20 с пушкой УБ-20 и боекомплектом 200 патронов. Стрелок-радист также получил пушку УБ-20 с 200 патронами на люковой установке ЛУС-20. Обе турели имели электромеханический привод, облегчавший наводку оружия на цель, поскольку вручную орудовать трехпудовой установкой (напомним еще и о набегающем потоке воздуха, создающем изрядное сопротивление) было очень нелегко. Третья пушка УБ-20 с боекомплектом 120 патронов размещалась неподвижно под сиденьем пилота, как у серийных Пе-2И. Нормальная бомбовая нагрузка самолета увеличилась до 1000 кг. Для размещения на внутренней подвеске "необрезанной" бомбы ФАБ-1000М43 пришлось, в который уже раз, немного увеличить габариты грузового отсека.

По комплексу летно-технических характеристик Пе-2М заметно опережал серийные "пешки", хотя и отставал от Пе-2И. Усиленное оборонительное вооружение самолета снимало основное замечание заказчиков. В то же время руководство НКАП и главный конструктор ОКО-22 считали, что внесенные изменения не столь уж принципиальны и не требуют проведения государственных испытаний нового варианта машины. Поэтому вторую серию "суперпешек" на заводе № 22 заложили уже в феврале 1945 г., взяв за прототип проект Пе-2М. Однако вскоре перспективы развертывания массового производства этого варианта заметно поблекли. С огромными трудностями к июню 1945 г. казанский завод смог построить всего 4 машины. Война на Западе закончилась, требования к качеству авиационной техники стали неуклонно повышаться. В связи с этим головной серийный самолет Пе-2М (зав. № 1/1002) был передан в НИИ ВВС для проведения государственных испытаний с участием закрепленных за "пешками" специалистов: ведущего инженера инженер-подполковника Грибакина и ведущего летчика подполковника Хрипкова.

В ходе испытаний Хрипков получил на второй границе высотности максимальную скорость 630 км/ч. Время набора высоты 5000 м увеличилось на 1,8 мин по сравнению с Пе-2И, а дальность полета уменьшилась на 225 км. Такова была плата за усиленное оборонительное вооружение. Кстати сказать, Джеффри Де Хевилленд и его "правая рука" Уолкер оценивали потерю скорости "Москито" В.IV в случае введения подвижных стрелковых установок величиной порядка 48 км/ч, вдвое больше той, которую заплатили конструкторы ОКО-22.

В связи с введением третьего члена экипажа, увеличением массы бронирования и вооружения Пе-2М оказался заметно тяжелее предшественника и перестал соответствовать нормам прочности по ряду показателей. Стойки шасси и колеса уже "не держали" двенадцатитонную машину. Усложнилось покидание самолета в воздухе, поскольку установка ВУ-5-20 серьезно мешала сбросу фонаря. По-прежнему досаждали дефекты моторов ВК-107А. Они нарабатывали по 47-54 ч в воздухе, после чего с завидной регулярностью принимались "стрелять шатунами". Течи водяных и маслора-диаторов, а также различных уплотнений считались почти нормальным явлением. Отмечались другие отказы, в том числе и у новых подвижных установок вооружения. Механизированные пушечные установки получились тяжелыми, инертными и плохо управляемыми. К моменту окончания госиспытаний Пе-2М "на самом верху" уже было принято принципиальное решение о прекращении производства всех вариантов "пешек". Поэтому заключение акта по испытаниям имело уклончивый характер:

"1. Предъявленный на государственные испытания дневной бомбардировщик Пе-2М с 2ВК-107А по летно-техническим данным отвечает современным требованиям к данному типу самолетов... 5. В связи с большим количеством дефектов, выявленных в процессе испытаний и перечисленных в выводах настоящего акта, самолет испытания не выдержал и подлежит возвращению главному конструктору тов. Мясищеву В.М. для доводки и устранения дефектов..."

Ни один из четырех построенных Пе-2М так никогда и не был принят ВВС. Все эти машины впоследствии передали заводам № 26 и № 482 для проведения опытных работ.

Модификация	Пе-2М
Размах крыла, м	17.18
Длина, м	13.65
Высота, м	3.95
Площадь крыла, м2	43.16
Масса, кг
пустого самолета	7458
нормальная взлетная	10170
максимальная взлетная	12044
топлива	1820
Тип двигателя	2 ПД ВК-107
Мощность, л.с.
взлетная	2 х 1650
номинальнаяё	2 х 1500
Максимальная скорость , км/ч
у земли	545
на высоте	630
Практическая дальность, км	2050
Практический потолок, м	8500
Экипаж	3
Вооружение:	три 20-мм пушки УБ-20 и два 7.62-мм пулеметов ШКАС Бомбовая нагрузка - 2000 кг максимально