Одновременно немного (на 1,1 м! ) увеличили площадь крыла при сохранении прежнего размаха. Относительная толщина крыла при этом уменьшилась. Размах элеронов сократили, а за счет этого нарастили площадь щитков, предусмотрев при этом больший угол отклонения их при посадке. Ширина щитков тоже увеличилась. Щитки делились на три секции – на центроплане, у мотогондол и на отъемных консолях.
Шасси выполнили с упрощенной кинематикой - четырехшарнирный ломающийся подкос заменили на одношарнирный. Попутно усилили стойки, увеличили ход их амортизаторов, поставили увеличенные (1000 х 350 мм вместо 900 х 300 мм) колеса с двухсторонними тормозами (которые когда-то намечались еще для «стадии А»), Жесткие бензобаки, являвшиеся частью силовой конструкции крыла, были вытеснены не несущими «полумягкими». Такой бак изготавливался из металла, но держал форму лишь пока был пуст. Заливать его можно было только после установки в специальный ящик в крыле. Самих баков стало шесть вместо десяти. Все они протектировались, даже заливные бачки, и оснащались системой «нейтрального газа». Общая емкость составляла 3855 л.
Надо сказать, что силовой набор всего планера существенно изменился. Приспосабливая ДБ-3 к современной плазово-шаблонной технологии, ввели широкое использование штампованных деталей, везде, где можно, убрали стальные трубы, избавились от внутренней клепки «вслепую», что значительно уменьшило трудоемкость изготовления самолета.
Моторы М-88 закрыли совершенно новыми капотами «типа Ф», плотно прилегающими, с выштамповками над клапанами, хорошо обтекаемой формы. Капоты имели управляемую гидроприводом юбку для регулирования охлаждения. Винты тоже были новые, трехлопастные автоматы ВИШ-23Т. Они имели больший диаметр (3,4 м), чем старые ВИШ-3 (3,25 м).
Чтобы ускорить создание нового самолета, Ильюшин пошел на прямое нарушение установленного процесса. Он отказался проводить статические испытания нового крыла, ограничившись испытанием лонжеронов. Новая штурманская кабина не проходила официальную макетную комиссию. Изменения в составе и размещении оборудования не согласовывались с НИИ ВВС.
19 мая 1939 г. ЦКБ-30Ф передали на заводские испытания, которые проводил все тот же Коккинаки. Первый полет на новом самолете совершили 21 мая. Прирост летных данных оказался существенным, но новая мотоустановка страдала перегревом. Отзывы Коккинаки были исключительно положительными (что ему потом поставили в вину), но не обратить внимание на недоведенность винтомоторной группы было невозможно. А тем временем 31 мая вышло постановление Комитета обороны, устанавливавшее сроки госиспытаний и даже серийного производства новой модификации. Опытный самолет требовалось представить на государственные испытания к 1 августа 1939 г., ас4-го квартала уже начать серийное производство на двух заводах (№ 39 и № 18). Под освоение новой техники наркомату удалось добиться существенного снижения планов для этих предприятий. Понимая, что к сроку добиться устранения дефектов М-88 не удастся, Ильюшин перешел к компромиссу. Появился промежуточный вариант, сочетавший планер ЦКБ-30Ф и моторы М-87Б в капотах «типа Ф». Сам Ильюшин называл этот шаг «исключительно временной мерой». Именно такой гибрид выставили на государственные испытания. Они проходили с 31 августа по 18 сентября 1939 г.
По вооружению самолет соответствовал заданию. В носу стоял ШКАС в шаровой установке с 600 патронами, сверху – старая башня СУ, переделанная под пулемет УШ (боезапас 1600 патронов). Люковой точки не было. Отсутствовали и подкрыльные бомбодержатели Дер-31, сохранялись только внутренние Дер-21 и наружные Дер-19 для крупнокалиберных бомб. Балки Дер-21 теперь сделали стальными, а не дюралевыми. Предусмотрели подвеску новых выливных приборов ЗУХАП-500 (вместо ВАП-500). Бомбосбрасыватель ЭСБР-2 заменили на более современный ЭСБР-5. Выпускную антенну радиостанции РСБ вытеснила «растяжка» (мачта стояла на гаргроте пилотской кабины). На самолете наконец-то появились посадочные фары.
Облетывал машину экипаж из старшего лейтенанта Л.П. Дудкина (пилота) и майора Н.П.Цветкова (штурмана). Летные данные оказались ниже, чем у ЦКБ-30Ф с М-88. Максимальная скорость равнялась 445 км/ч, т.е. всего на 6 км/ч больше, чем у ДБ-ЗБ, в то время как проектная, утвержденная постановлением Комитета обороны для ЦКБ-30Ф составляла 485 км/ч. Но в отчете ёыли отмечены и многочисленные достоинства нового варианта. Улучшились взлетно-посадочные характеристики, более эффективны стали щитки и тормоза.
Раскапотированньш двигатель М-88. Капот типа «Ф» снят.
Новую кабину штурмана сочли более удобной. Нигде не поддувало, чему очень обрадовались. В одном случае после заедания носового ШКАСа штурман спокойно разобрал и собрал пулемет в полете. На это ушло около десяти минут, а за бортом было -39°С.
Полное протектирование всех баков и наддув их углекислым газом обеспечивали повышение боевой живучести. Обслуживание винтомоторной группы стало проще. На демонтаж капота уходило в три-четыре раза меньше времени, чем на ДБ-ЗБ. Многие агрегаты теперь осматривались и регулировались через лючки, без снятия капота. Легче стало заменять бензиновые и масляные баки. Время заправки самолета сократилось втрое. В то же время мотоустановку сочли неотлаженной: двигатели перегревались на максимальной скорости и переохлаждались на планировании. Для борьбы с перегревом впоследствии установили не один, а два маслорадиатора на каждый мотор. На высоте загустевала гидросмесь, и трудно было управлять юбками капота. Давления воздуха от компрессора не хватало для уборки шасси. К тому же изменение центровки ЦКБ-30Ф ухудшило продольную устойчивость. Специалисты НИИ ВВС потребовали также восстановить люковую стрелковую установку. Дефекты необходимо было устранить к 10 октября, после чего выставить самолет на повторные испытания, но этого сделать не удалось.