Scrivi una continuazione per questo paragrafo - Tuttavia, il 21 ottobre 1937, Petlyakov fu arrestato insieme a Tupolev e all'intera direzione della TsAGI con accuse inventate di sabotaggio, spionaggio e di aiuto al partito fascista russo. Molti dei suoi colleghi furono giustiziati. Nel 1939 fu trasferito da una prigione a una "sharashka" dell'NKVD per progettisti di aeromobili vicino a Mosca, dove molti ex-TsAGI erano già stati inviati a lavorare. A Petlyakov fu affidato il compito di progettare un caccia ad alta quota, che realizzò con successo. Tuttavia, esperienza operativa nella guerra sovietico-finlandese
I bombardamenti del 1939-1940 dimostrarono che questo non era ciò di cui l'Aeronautica Sovietica aveva bisogno, e Lavrentiy Beria, capo dell'NKVD e del sistema "sharashka", ordinò che il caccia fosse ridisegnato come bombardiere in picco, con la promessa che Petlyakov e i suoi colleghi sarebbero stati rilasciati al suo completamento.