ДИС (дальнего истребителя сопровождения) - спроектирован на основе Пе-2И

Проект нового самолета разрабатывался в двухместном и трехместном вариантах в лице одной опытной машины. Основным из них считался двухместный самолет, поскольку "подселение" третьего члена экипажа было предусмотрено во внеплановом порядке в зависимости от боевого задания.

Характерной чертой этого аппарата было очень мощное наступательное вооружение. В носовой части фюзеляжа были установлены две (одна) пушки Б-20,закрепленные в неподвижном положении, а снизу корпуса, в утолщении, сделанном еще на Пе-2И для подвески выступающей однотонной бомбы, были установлены еще две пушки калибра 37 мм, или 45 мм и даже два орудия по 57 мм. Для боезапаса, соответственно по 250 снарядов, по 200 снарядов и, наконец, по 175 снарядов было определено вполне достаточно места в корпусе самолета. Масса секундного залпа составляла от 12,3 кг до 17,8 кг. У штурмана на турели была установлена еще одна короткоствольная пушка М.Е.Березина БТ-20 для защиты с задней полусферы.

Конструкция ДИС цельнометаллическая, как и у всех предыдущих "Пешек", особенно как у Пе-2И. Нововведениями были противообледенители на всех важных агрегатах самолета. За счет законцовок был несколько увеличен размах крыла.

Двигатели были установлены на прежних местах, но с радикально измененной системой охлаждения. Так, водорадиаторы были помещены в развитом центроплане крыла. Маслорадиаторы вместе с воздухозаборниками карбюраторов были разнесены по наружным сторонам двигателей до пределов, ограниченных воздушными винтами. Моторы М-107, переименованные указом наркома авиационной промышленности в ВК-107, отличались двумя верхними рядами выхлопных патрубков. Четыре ряда выхлопов потребовались мотористам из-за чрезвычайного повышения температурных режимов работы ВК-107 по сравнению с двигателем М-105, которые по тому же приказу от 9 марта 1944 г. были переименованы в ВК-105.