По-видимому, впервые М-103 установили на экспериментальном самолете СБ-бис. На нем смонтировали пару М-103 с винтами ВИШ-2. Радиаторы были новые, но тоже лобового типа. Изменили и капотирование радиаторов и моторов. Самолет имел и еще ряд отличий от серийных «собратьев». Например, увеличенную кабину штурмана, оснащенную вторым управлением, большее по размеру костыльное колесо и измененное (электрогидравлическое) управление шасси, закрылками и совками капотов. Что-то из этого отбросили, что-то одобрили. СБ-бис испытывался в НИИ ВВС 15-21 сентября 1937 г. В 25-м по счету полете машина потерпела аварию.
Установка новых моторов поначалу почти не добавила скорости, поскольку ее еще не довели, кроме того, увеличенная кабина штурмана подняла лобовое сопротивление. В придачу возрос вес, а профиль крыла оказался искаженным производственниками. Разбег вырос, скороподъемность ухудшилась. Пилотирование из штурманской кабины сочли крайне неудобным. Можно было лишь взлетать и с изрядным трудом садиться. При этом на посадке штурвал упирался в грудь штурману. Звуковая сигнализация о невыходе шасси оказалась бесполезной – ее попросту не было слышно. Так что СБ-бис оказался лишь стендом для проверки некоторых конструкторских идей.
Затем М-103 установили на опытном самолете СБ-бис2 (в документах встречается и написание СБ-бис-2). От серийных машин он отличался лишь моторами М-103 с винтами ВИШ-2 и полировкой поверхности крыла. СБ-бис2 испытывали в НИИ ВВС с 13 октября 1937 г. по 1 марта 1938 г. на лыжах. Летал на нем пилот Липкин. Моторы дали прибавку в весе пустого самолета в 42 кг. Увеличение тяги повысило максимальную скорость на 10-12 км/ч при сохранении примерно такого же расхода горючего. Кроме того, уменьшился разбег. Хотя при наборе высоты моторы перегревались, а на планировании переохлаждались, специалисты НИИ ВВС сочли возможным рекомендовать их для серии. В выводах отчета записано: «Считать необходимым перейти на снабжение ВВС РККА самолетами с моторами М-103 взамен моторов М-100А».
Вскоре новые двигатели стали устанавливать на бомбардировщики московского производства. Головной серийный СБ с моторами М-103 представили в НИИ ВВС в мае 1938 г. Иркутские машины комплектовались М-100А до осени. Первые СБ с М-103 там выпустили в августе-сентябре. Полировку крыла в серию так и не внедрили.
Первой существенной модернизацией СБ стала 96-я серия. В ней использовали некоторые элементы, ранее опробованные на СБ-бис, а также ряд других нововведений. Эталоном серии на вторую половину 1938 г. стал доработанный серийный самолет №1 /83. Это обозначение расшифровывалось как «1-й самолет 83-й серии». Подобные заводские номера ввели с начала 1938 г. на обоих заводах, выпускавших СБ. Бомбардировщик 1/83 сохранил старые капоты и лобовые радиаторы, но имел немало важных отличий.
Одним из основных недостатков бомбового вооружения СБ являлось малое количество бомб. Это уменьшало эффективность серийного бомбометания. Но увеличить размеры бомбоотсека при очень плотной компоновке самолета не представлялось возможным.
Если у всех предыдущих СБ бомбы размещались только внутри, то на 1/83 предусмотрели и наружную подвеску. Бомбодержатели Дер-19 располагались под крылом между фюзеляжем и мотогондолами. На них можно было подвесить две бомбы ФАБ-500, или две ФАБ-250, или два выливных химических прибора ВАП-500. Ранее СБ мог нести химическое оружие только в виде химических бомб или ампул в кассетах.
Впервые ВАП-500 на балках наружной подвески испытали на самолете № 316 в ноябре-декабре 1937 г. Одновременно опробовали ЗАП-500 – тот же ВАП, но с дополнительным зажигательным устройством. ЗАП-500 использовался в системе «Огненный дождь» для распыления гранулированного желтого фосфора («вещество Р»), «Огненный дождь» мог поражать людей, животных, спелые посевы в поле, полотняную обтяжку самолетов, строения с соломенными крышами, палатки. С помощью ЗАП-500 можно было ставить также дымовые завесы. Обычный ВАП-500 мог использоваться для распыления отравляющих веществ (стандартным являлся раствор смеси иприта с люизитом в керосине). Эти работы велись в рамках задания на разработку «химического штурмовика». У него комплект из двух ВАП-500 собирались дополнить шестью ампульными кассетами АК-1. Результаты этих разработок использовали на самолете 1 /83.
