Что касается двигателей М-82, то их ресурс изначально не превышал 100 часов, часто разрушались агрегаты, что приводило к их заклиниванию. Другим недостатком силовой установки с М-82 было ее жесткое крепление к моторам, а также выбивание длинного пламени из выхлопных патрубков, что демаскировало самолеты ночью. В этом случае Пе-8 становился отличной мишенью для истребителей неприятеля. Отсутствие же на М-82 турбокомпрессоров не позволяло летать на высотах более 6000–7000 метров. Очень бедным был состав пилотажно-навигационного оборудования. И это на фоне большой грузоподъемности Пе-8, достигавшей 6000 кг.

Боевую работу полк начал 15 июня 1942 года с уничтожения аэродрома Боровское, а с 18 сентября приступил к разгрому немцев под Сталинградом. На завершающем этапе войны полк работал в интересах 3-го Белорусского фронта по овладению Кенигсбергом, участвовал в разгроме немцев в Восточной Пруссии и северной группировки в районе Штеттин.

Материальная часть полка использовалась в среднем в 1942 году на 66%, в 1943-м – на 84,5% и в 1944-м – на 54%. За период боевых действий было сбито в воздушных боях семь Пе-8 и огнем зенитной артиллерии – три машины. Не вернулся с боевого задание экипаж одного Пе-8. В воздушных боях было сбито три истребителя противника.

Чаще всего Пе-8 загружались фугасными авиабомбами ФАБ-500, реже – ФАБ-2500 и зажигательными ЗАБ-50.

Пе-8 с двигателями АМ-35А и выливными приборами ВАП под крылом выруливает на взлет

Последней операцией Великой Отечественной войны, в которой довелось участвовать Пе-8, был праздничный салют в небе Москвы 9 мая 1945 года. Экипаж летчика Д. Ваулина из 890-го полка вместе с экипажами других машин стрелял в ночном московском небе осветительными ракетами.

Пе-8 простояли на вооружении ВВС до середины 1946 года. При подготовке очередного воздушного парада потерпел катастрофу самолет командира 203-го полка Илюхина. При выполнении очередного разворота недалеко от аэродрома ЛИИ оторвалась одна из консолей крыла. Как показало расследование, причиной трагедии стали трещины в лонжеронах, обнаруженные и на других машинах. Это послужило сигналом для прекращения эксплуатации Пе-8 в ВВС.

В 1943 году приняли на вооружение фугасную авиабомбу ФАБ-5000НГ, содержавшую 3200 кг взрывчатого вещества. Единственным самолетом, способным ее поднять, был Пе-8. Бомба полностью не входила в грузовой отсек самолета, для чего приходилось снимать с люка створки и подвешивать ее на ушках с помощью поясов. Полигонные испытания бомбы проводил командир 746-го полка подполковник В.А. Абрамов. В ночь на 29 апреля 1943 года бомба впервые была сброшена на Кенигсберг. Впоследствии она применялась и на Курской дуге.

«На эту бомбу, – вспоминал маршал авиации Н.С. Скрипко, – мы возлагали большие надежды, так как имевшиеся на вооружении однотонные и двухтонные бомбы были недостаточно эффективны для разрушения особо прочных железобетонных сооружений противника. Мне довелось с По-2 наблюдать взрыв этой бомбы на испытательном полигоне и потом осмотреть произведенные ею разрушения. К сожалению, выявились существенные просчеты – эффективность ее мало превышала действие ФАБ-2000. Но все же она была принята на вооружение с расчетом на последующую доводку».

Серийный выпуск ТБ-7 происходил не ритмично. Иногда их сдавали по четыре машины в месяц, иногда ни одной. До конца декабря 1941 года выпустили еще 17 машин, в 1942-м – 20, в том числе два с двигателями М-82А. В начале 1945-го производство Пе-8 прекратили. Всего же с учетом опытных экземпляров построили 93 самолета, включая два опытных.