Проектирование цельнометаллического самолета, названного ЦКБ-30. судя по документам, началось еще в последние месяцы 1934 г. Над ним работала вся бригада № 3 ЦКБ. руководителем которой был Ильюшин, а также приданные сотрудники из других подразделений. В сентябре 1935 г. весь этот коллектив выделили в специальное ОКБ-39. К концу года в ОКБ-39 было около 90 сотрудников.
ЦКБ-30 отличался от своего предшественника цельнометаллическим фюзеляжем. длина которого была на полметра больше. Двигатели (опять импортные «Гном-Роны»)установили на моторамах с большим выносом, а жесткость рам повысили увеличением диаметра труб. На самолете смонтировали все штатное вооружение. Согласно техническим требованиям бомбардировщик должен был нести три пулеметные установки. каждая с пулеметом ШКАС. Носовая НУ (5T251) располагалась в кабине штурмана, а верхняя (средняя) СУ (5Т211) – за гаргротом пилотской кабины. Обе они являлись экранированными. Интересно была сделана верхняя турель. В походном положении она ненамного выступала из контуров фюзеляжа. но в рабочем верхняя часть экрана приподнималась на шарнирах, так что стрелок смотрел уже через нее. Зазор закрывался полотняной прорезиненной гармошкой. Нижняя установка ЛУ (5Т231) была довольно примитивной – шкворневой. Боезапас составлял 2500 патронов: по 1 000- для НУ и СУ и 500 – для ЛУ.
Опытный самолет ЦКБ-30
Схема расположения оборонительного вооружения ДБ-3
В.К. Коккинаки у ЦКБ-26 перед полетом на установление мирового рекорда, 16 августа 1937г.
На самолете установили и бомбовое вооружение. Особенностью ильюшинской машины было то. что кассетные бомбодержатели Дер-21 располагались не по бортам бомбоотсека, а по оси самолета. В отличие от СБ предусматривалась и наружная подвеска бомб или химических выливных приборов.
В мае 1936 г. Ильюшин уже доложил в наркомат о завершении достройки опытного образца ЦКБ-30. Его закончили в июне. Заводские испытания проводил тот же В.К. Коккинаки. На самолете с самого начала хотели поставить винты изменяемого шага, но на заводе их не нашлось, и поставили, как написано в докладной записке, «неподобранные ВФШ». Но и с ними данные ЦКБ-30 были существенно выше, нежели у ДБ-2.
На второй машине, так же как и на первой, столкнулись с вибрациями мотоустановки. Они проявлялись в диапазоне 1600-1700 об/мнн. После смены винтов в середине июля вибрация исчезла. Недостаточную путевую устойчивость пытались излечить увеличением размеров вертикального оперения. Моторы перегревались при наборе высоты и переохлаждались на планировании. С этим справились, установив новые капоты с управляемыми жалюзи и дефлекторы на самих двигателях. Во время заводских испытаний на ЦКБ-30 смонтировали недостающее оборудование: радиостанцию 13-СК. кислородную аппаратуру. переговорные приборы.