С началом войны, которая разворачивалась совсем не по тому сценарию, на который рассчитывали и Сталин, и его генералы, оказалось, что наиболее востребованным самолетом на фронте оказался именноэтот штурмовик (во всяком случае так воспринимало события руководство страны) Принимается решение срочно развернуть массовое производство этих машин, даже за счет свертывания выпуска самолетов других типов. Для обеспечения требуемой программы выпуска Ил-2 необходимо было обеспечить все возрастающий поток штурмовиков двигателями АМ-38. Возможности советского двигателестроения были не безграничны, да еще в условиях значительного свертывания производства в период эвакуации многих предприятий на Восток . Поэтому принимается решение отказаться от производства АМ-35А и его некоторых модификаций в пользу АМ-38 В качестве альтернативы самолетчикам предлагалось перевести свои машины на двигатель воздушного охлаждения М-82 мощностью 1330 л с. Появились соответствующие Постановление ГКО 915 от 19 ноября 1941 года и Приказ НКАП 1147 от 20 ноября того же года в которых одним из пунктов упоминался и ТБ-7.
ОКБ Незваля еще осенью 1941 года приступило к первым работам по переводу своей машины на новый тип двигателей. Для сокращения времени проектирования решено было взять с минимальными доработками силовую установку разработанную для Су-2 М-82 Документацию на нее ОКБ получило от ильюшинцев которые также просматривали возможность установки на свой штурмовик М-82. Получив чертежи установки М-82 на Су-2 ОКБ проделало в короткое время всю необходимую работу по приспособлению конструкции Пе-8 под новые двигатели. От Су-2 были использованы узлы подвески двигателя, его капотирование система охлаждения и выхлопа В производстве были изготовлены для первого самолета с М-82 необходимая оснастка для сварки моторных рам для изготовления элементов и сборки капотов К концу 1941 года все было готово.
М-82 было решено поставить на ТБ 7 42047 который еще был не укомплектован АМ-35А Первые полеты проведенные заводским шеф пилотом Пе-8 Б.Г.Говоровым показали приемлемые результаты. Поведение первого Пе-8 4М-82 ничем не отличалось от остальных машин Незваль надеялся, что установка нового двигателя несколько повысит скорость самолета при применении второй скорости нагнетателя Но как показали первые полеты на этом режиме М-82 работал очень нестабильно, и ожидаемого прироста скорости получить не удалось. Для решения вопросов с новой силовой установкой со стороны ЛИИ который также в годы войны находился в Казани к ОКБ был прикреплен Главный конструктор С.К.Туманский который оказывал большую помощь в решении многих проблем с М-82. Вместе с ним Незваль проработал результаты первых полетов Пе-8 4М-82 и с небольшим отчетом они отправились к Дементьеву. Тот связался с Головановым который успокоил их сказав что для Пе-8 эти скорости достаточны и что главное получить на испытаниях как можно большую дальность полета. Испытания Пе-8 4М-82 проводились как совместные с АДД и проходили с 3 апреля по 24 октября 1942 года. Всего было выполнено 22 полета продолжительностью 58 часов. Полеты заняли 22 дня остальные 204 дня ушли на доводку М-82 и всей винтомоторной установки В испытаниях участвовали ведущим летчиком-испытателем -М В Водопьянов вторым пилотом летал Б Г Говоров бортмеханик А П Беспалов ведущий инженер от ЛИС завода 22 Н Н Аржанов, ведущий от ЛИИ по М-82 С. К. Туманский и др. В ходе испытаний нормальная полетная масса самолета была определена в 27000 кг перегрузочная в 35000 кг при экипаже 11 человек массе бомб 2000 кг и запасе топлива по нормальному варианту 4095 кг и по перегрузочному 11595кг .
Подготовленный отчет по результатам испытаний был предъявлен в НИИ ВВС, НКАП и в штаб АДД Материалы испытаний с замечаниями были приняты всеми этими инстанциями После утверждения отчета заместителем командующего ВВС Репниным он явился основанием для запуска в серию Пе-8 4М-82 на последующие годы До конца года завод выпустил еще один Пе-8 с М-82 (на фоне трех с М-30 и 15 с АМ-35А), я в следующих 1943 и 1944 годах все Пе-8 строились и сдавались в части только с двигателями типа М-82 8 апреля 1943 года Пе-8 4М-82 42049 был принят АДД как эталон 1943 года. Первый серийный Пе-8 42058 поступил на вооружение 746 авиационного полка в январе 1943 года, затем последовало еще несколько машин, поступивших в полк к лету. Всего за 1943 год завод 22 выпустил 18 Пе-8, и все они были с М-82.
Хотя испытания прошли с массой замечаний по новой силовой установке выбирать было не из чего Еще в первой половине 1942 года начали происходить задержки с поставками АМ-35А а уже летом П В Дементьев предупредил Незваля что АМ-35А на Пе-8 давать больше не будут Так что на последние машины с АМ-35А выпуска 1942 года их наскребали из всех возможных мест Спасение для серии Пе-8 было в М-82 какие бы проблемы с ними не были на начальном этапе освоения.
Окончательно дошлифовывать установку пришлось уже в серии. Аналогичные проблемы были у всех самолетных фирм ставивших на свои самолеты М-82, что у Туполева с первыми Ту-2 2М-82, что у Лавочкина с первыми Ла-5 М-82.
Еще одно нововведение было внедрено на переломе 1942 и 1943 годов Военные предложили заменить носовую стрелковую башенную установку под два ШКАС типа НЭБ на более легкую и аэродинамически более обтекаемую и простую с одним крупнокалиберным пулеметом УБТ Нечто подобное уже эксплуатировалось на Ер-2 Для Пе-8 ОКБ решило спроектировать и построить своими силами в короткий срок новую установку специально приспособленную под Пе-8.
Рассмотрев несколько предложенных схем в ОКБ приняли решение делать установку под УБТ с боекомплектом на двести снарядов вписав ее в обводы носовой части фюзеляжа с тем чтобы получить максимально возможный угол обстрела В результате удалось создать весьма компактную и легкую установку с хорошими углами обстрела снабженную весовой компенсацией разгружавшей стрелка Пулемет был установлен в прозрачной сфере в так называемом яблочном шарнире Теперь экипаж был защищен от сквозняков дувших через щели имевшиеся в НЭБ. Ознакомившись с новой носовой установкой стрелки были полностью удовлетворены.
Основываясь на опыте двух лет войны перекомпоновали кабину штурмана С учетом того что в основном бомбежки проводили в ночное время, ОКБ по требованию военных установило на Пе-8 дополнительный ночной коллиматорный прицел НКБП-4, который хотя и не имел счетно-решающего устройства позволял в боевой обстановке быстро находить цель ночью Основным бомбардировочным прицелом на тот период на Пе-8 был синхронный прицел ПС-1 На его работу постоянно приходили нарекания со стороны летного состава Недостатки нашей точной прицельной техники во время войны были притчей во языцах это касалось не только бомбардировочных прицелов не лучше дело обстояло с танковыми прицелами По этим изделиям германская и союзная техника превосходила нашу по многим параметрам. Кончилось все тем что в действующей армии уставши бомбить по сапогу устанавливали на самолеты германские и американские бомбардировочные прицелы снятые с разбитых самолетов Учитывая все это, ОКБ заменило ПС-1 на более простой ОПБ-2У а затем на ОПБ-1Р. Все это внедрили в 1943 году на серийных Пе-84М-82
Весь 1943 и 1944 годы завод 22 достаточно ритмично по 1-2 машины в месяц выпускал и сдавал заказчику Пе-8 с двигателями М-82 (АШ-82) Всего за 1943 год завод выпустил 18 машин с М-82, а до конца 1944 года -14 машин с М-82 и четыре с дизелями АЧ-30Б (в варианте Пе-8ОН, из которых докончили и передали на испытания только две машины)
В войсках Пе-8 4М-82 были довольно быстро и легко освоены, и со стороны летного и технического состава особых замечаний ни к ОКБ, ни к заводу не было. Истребители противника в период с 15 по 23 июля 1943 года сбили четыре Пе-8 4М-82 Одна машина была сбита зенитным огнем Это говорило о возросшей активности ПВО немцев, с другой стороны, выявило серьезный недостаток новых Пе-8 с М-82 Выхлопные коллекторы отработанных газов, сгруппированные для нескольких цилиндров двигателя давали большой и заметный в ночном небе язык пламени На них, как на огненные маяки, устремлялись ночные истребители немцев В августе и сентябре было сбито еще по одному Пе-8 В результате до глубокой осени боевые полеты на Пе-8 4М-82 были прекращены до установки на них эффективных пламегасителей. Было разработано несколько вариантов пламегасителей, которые были установлены на войсковой Пе-8 4М-82 42210 Наименьший выхлоп давал пламегаситель, разработанный НИИ ВВС Однако в строю решено было ставить пламегасители типа "рыбий хвост" предложенные инженерами 45-й дивизии Пламегаситель был аналогичен, стоявшим на Fw 200, совершившим в 1942 году вынужденную посадку в Калмыцких степях.
