Однако отбывать срок Туполеву предстояло не на лесоповале. Вернувшись к уже испытанной практике, «врагов народа» из числа авиационных инженеров объединили в созданный в 1939 году на территории ЦАГИ спецтехотдел (СТО), позже переименованный в ЦКБ-29 НКВД, ставшее известным как «Туполевская шарага». Организация состояла из четырех бригад, возглавляемых самим А.Н. Туполевым, В.М. Петляковым, В.М. Мясищевым и Д.Л. Томашевичем. Здесь же в статусе заключенных работал целый ряд и других выдающихся советских конструкторов, в том числе Р. Бартини, А.М. Черёмухин, В.А. Чижевский, А.В. Надашкевич, заведующий кафедрой Харьковского авиационного института профессор И.Г. Неман, будущий создатель космических аппаратов С.П. Королев и другие.
Первым проектом, к работе над которым приступила бригада Туполева, стал четырехмоторный пикирующий бомбардировщик АНТ-57 (ПБ-4).
Информация о данном проекте достаточно противоречива. Так, по утверждению соратника Туполева Л. Кербера, подобная идея была навязана курировавшим работу «шараг» наркомом внутренних дел Лаврентием Берия. По свидетельству же заместителя Туполева С. Егера, проект четырехмоторного пикирующего бомбардировщика большой дальности, в число задач которого, помимо прочего, входило уничтожение крупных боевых кораблей, был предложен самим Туполевым и рассматривался как достаточно жизнеспособный. Согласно техническому заданию, самолет, разрабатываемый под 1050-сильные двигатели М-105, должен был нести бомбовую нагрузку три тонны при возможности поднимать бомбы калибром до 1000 кг на внутренней подвеске и иметь максимальную дальность до 4000 км. Экипаж находился в двух герметичных кабинах. Одной из особенностей проекта при этом была перспектива применения разработанных одним из сотрудников Туполева – А.В. Надашкевичем новых бронебойных бомб калибра 1500 кг в габаритах ФАБ-1000.
Отметим, что подобный проект не только разрабатывался, но и был доведен до серийного выпуска в Германии. 27-тонный He.177 Greif был фактически оснащен четырьмя двигателями, попарно приводящими два воздушных винта и нес до 3000 кг бомб. Правда, на практике заставить тяжелую машину пикировать так и не удалось, и в целом «Грифон» стал одним из самых неудачных самолетов компании «Хейнкель».
Впрочем, предполагаемые габариты ПБ-4 были существенно меньше, а расчетный нормальный взлетный вес – порядка 12 200 кг – был сопоставим с параметрами современных ему двухмоторных бомбардировщиков, в том числе пикирующего немецкого бомбардировщика Юнкерс Ju.88.
Тем не менее в конечном итоге окончательным заданием бригады «103» – такой индекс получила бригада ЦКБ-29 под руководством Туполева – стала разработка скоростного двухмоторного фронтового бомбардировщика ФБ, который должен был иметь скорость не менее 600 км/ч, максимальную бомбовую нагрузку до 2000 кг и максимальную дальность полета 2000 км.