אבל ב-21 באוקטובר 1937, פטלאקוב נעצר יחד עם טופולב וכל דירקטוריון צ'אגי באשמת חבלה, ריגול וסיוע למפלגה הפשיסטית הרוסית. רבים מעמיתיו הוצאו להורג. בשנת 1939 הוא הועבר מבית סוהר ל"שראשקה" של ה-NKVD עבור מעצבי מטוסים ליד מוסקבה, שם כבר נשלחו רבים מאנשי צ'אגי לשעבר לעבוד. פטלאקוב קיבל את המשימה לתכנן מטוס קרב בגובה רב, והוא הצליח. עם זאת, ניסיון מבצעי במלחמת הסובייטית-פינית
מ-1939-1940 הראה כי זה לא מה שהאוויר הסובייטי צריך, ולברנטי ביריה, ראש ה-NKVD ומערכת "שראשקה", הורה כי המטוס ייעצב מחדש כמטוס מפציץ צלילה, עם ההבטחה שפטליאקוב ועמיתיו ישוחררו עם השלמתו בהצלחה.