Больше внимания к этому варианту вооружения проявило командование ВВС Флота. Специально для морских авиаторов в НИИ-3 НКБ «генерала А.Г.Костикова» разрабатывали 132-мм ракетно-бронебойные снаряды. Поскольку с августа 1941 г. функции гензаказчика на ракетное оружие в Красной Армии получили гвардейские миномётные части (а там бронебойными снарядами из «катюш» не стреляли), эти боеприпасы для авиации изготавливать прекратили. Но разработанные для бомбардировочной авиации ещё в 1939 г. ракетно-осколочно-фугасные снаряды РОФС-132 (в 1941 г. в «пехоте» их назвали снарядами М-13) вполне заменили РБС-132. Баллистика их была сопоставима, в бронепробиваемости они незначительно уступали
бронебойным, а по фугасности превосходили втрое. В ходе войны самолёты Пе-2 с такими PC неоднократно успешно атаковали морские цели. Оно и немудрено – кораблей с серьёзным палубным бронированием у немцев оказалось мало, а штурмовка транспортов и сторожевиков была успешна и на истребителях И-153 с ракетными снарядами РС-82. Чего уж тут говорить о Пе-2 со 132-мм РОФС.
В стычках с истребителями со всей остротой выявилась недостаточная эффективность бронирования Пе-2. Атакуя сзади, немцы старались сначала вывести из строя штурмана и стрелка, а в следующем заходе добивали беззащитный бомбардировщик. Принимавшие на себя удар истребителей, члены экипажа составляли львиную долю в списке потерь. Нередки были случаи, когда на дотянувших домой избитых «пешках» в живых оставался только пилот. Отреагировав на непрерывный поток требований, завод №22 уже в сентябре 1941 г. разработал усиленную схему бронирования: лётчик получил дополнительно бронесиденье толщиной 4,5 мм, позади штурмана взамен двух листов установили цементованную бронеплиту размером 530x1050 мм и толщиной 8,5 мм. Стрелка прикрыли такой же наклонной плитой размером 480x680 мм с нижней секцией, защищавшей от огня сзади-снизу и боковыми 6-мм бронелистами. Дюралевую броню на крышке люка заменили стальной. Общая масса бронезащиты Пе-2, выдерживавшей пули калибра 7-8 мм, составила 144 кг. В августе 1942 г. разработали и испытали на самолёте Nq 10/119 лёгкий бронеэкран толщиной всего 1,5 мм, смонтированный позади бронеспинки пилота. Экран улавливал рикошетирующие от бронеспинки пули и осколки брони, поражавшие штурмана.
Совершенствование оборонительного вооружения сопровождалось куда большими трудностями. В боях быстро выявлялся любой просчёт конструкторов или производственный дефект. Здесь цена ошибки была слишком дорогой. Неудачное размещение патронного ящика люковой установки, отмеченное ещё весной, стало причиной многих трагических происшествий. Лента от ящика шла с несколькими перегибами, то и дело её клинило на входе в пулемёт (причина – недостаточно выровненная лента и несмазанные рукава подачи) иногда после первого же выстрела.
