Do czasu niemieckiego ataku na ZSRR nasze lotnictwo było uzbrojone w dwa rodzaje działek lotniczych: 20-mm ShVAK (lotnictwo wielkokalibrowe Shpitalny-Vladimirova), którego konstrukcja była pod wieloma względami podobna do 7, 62 -mm lotniczy karabin maszynowy ShKAS i 23-mm. VYa (Wołkowa-Jartsewa).
Działo 20 mm ShVAK produkowano w następujących wariantach: skrzydło, wieża i działo motorowe. Waga broni wynosi 40 kg - 44,5 kg. Szybkostrzelność 700-800 strz/min. Prędkość początkowa to 815 m/s. Synchroniczne i montowane na skrzydłach mocowania SzWAK 20 mm zostały zainstalowane na myśliwcach I-153P, I-16, Jak-1, Jak-3, Jak-7B, ŁaGG-3, Ła-5, Ła-7, Pe-3, aw 1943 roku wyprodukowano 158 armat do zainstalowania na myśliwcach Hurricane zamiast 7,92-mm karabinów maszynowych Browning. Dwa stacjonarne działa zostały umieszczone na bombowcu Tu-2 i na części bombowców Pe-2. Na bombowcach Pe-8 i Er-2 zainstalowano wieżyczki obronne z działami SzWAK 20 mm.
SzWAK przewyższał pod każdym względem niemieckie działo lotnicze MG-FF, które w 1941 r. było najbardziej rozpowszechnione w niemieckim lotnictwie.
W 1940 roku projektanci A. A. Volkov i S. A. Yartsev stworzyli 23-mm automatyczne działo VYa-23 na nowy 23-mm nabój. Ważący 66 kg pistolet oddawał 550-650 strzałów/min.
W armacie VYa zastosowano pociski ważące 200 gramów, czyli dwa razy więcej niż w ShVAK. Przeciwpancerny pocisk zapalający w odległości 400 m wzdłuż normalnego przebijanego pancerza 25 mm.
Odrzut działa VYa był wystarczająco duży i pierwotnie nie był instalowany na myśliwcach. Na początku wojny jego jedynym nośnikiem był samolot szturmowy Ił-2, w którym w każdym skrzydle zainstalowano jedno działo VYa z ładunkiem 150 pocisków na lufę. Później był uzbrojony w samoloty szturmowe Ił-10 i częściowo myśliwce ŁaGG-3.
W trakcie działań wojennych okazało się, że radzieckie działa lotnicze kalibru 20-23 mm były w stanie skutecznie walczyć tylko z lekkimi pojazdami opancerzonymi wroga, czołgi średnie i działa samobieżne były dla nich za wytrzymałe.
W drugiej połowie 1942 roku wypuszczono małą serię wersji Ił-2, uzbrojonej w 37-mm armaty ShFK-37.
37-mm armata samolotowa ShFK-37 została opracowana pod kierownictwem BG Shpitalnego.
Masa armaty zamontowanej na samolocie Ił-2 wynosiła 302,5 kg. Szybkostrzelność ShFK-37, według testów polowych, wynosiła średnio 169 strzałów na minutę przy początkowej prędkości pocisku około 894 m / s.) pocisków.
Pocisk BZT-37 zapewniał penetrację niemieckiego pancerza czołgu o grubości 30 mm pod kątem 45 stopni. do normalnej z odległości nie większej niż 500 m. Grubość pancerza 15-16 mm i mniej, pocisk przebił się pod kątem spotkania nie większym niż 60 stopni. na tych samych odległościach. Pancerz o grubości 50 mm (przednia część kadłuba i wieża czołgów średnich niemieckich) został przebity pociskiem BZT-37 z odległości nie większej niż 200 m przy kątach spotkania nie przekraczających 5 stopni.
Duże gabaryty armat ShFK-37 oraz magazyn żywności (pojemność magazynka 40 nabojów) determinowały ich umieszczenie w owiewkach pod skrzydłem samolotu Ił-2. Ze względu na zamontowanie na armacie dużego magazynka musiało być ono mocno opuszczone względem płaszczyzny konstrukcyjnej skrzydła (oś samolotu), co nie tylko komplikowało konstrukcję mocowania armaty do skrzydła (działo montowano na amortyzatorze pochłaniacz i przesuwał się wraz z magazynkiem podczas strzelania), ale również wymagał tego do wykonania dla niej masywnych owiewek o dużym przekroju.
Testy wykazały, że osiągi Iła-2 z armatami lotniczymi SzFK-37 dużego kalibru w porównaniu do seryjnego Iła-2 z armatami SzWAK lub VYa znacznie się pogorszyły. Samolot stał się bardziej bezwładny i trudniejszy w pilotażu, zwłaszcza w zakrętach i zakrętach na małej wysokości. Zwrotność pogorszyła się przy dużych prędkościach. Piloci skarżyli się na znaczne obciążenia sterów podczas wykonywania manewrów.
Celne strzelanie z dział ShFK-37 na Ił-2 było w dużej mierze utrudnione ze względu na silny odrzut dział podczas strzelania i brak synchronizacji w ich działaniu. Ze względu na duży rozstaw dział względem środka masy samolotu, a także ze względu na niewystarczającą sztywność mocowania, doprowadziło to do tego, że samolot szturmowy doznał silnych wstrząsów, „dziobów” i został strącony z linii celowania podczas strzelania, a to z kolei, biorąc pod uwagę niewystarczającą stabilność wzdłużną "Ila", doprowadziło do znacznego rozproszenia pocisków i gwałtownego (około 4-krotnego) spadku celności ognia.
Strzelanie z jednej armaty było całkowicie niemożliwe. Samolot szturmowy natychmiast zwrócił się w stronę strzelającego działa, przez co nie było możliwe wprowadzenie poprawki do celowania. W takim przypadku trafienie w cel może być tylko pierwszym pociskiem.
Przez cały okres testowy działa ShFK-37 działały zawodnie - średni procent wystrzału amunicji na awarię wynosił tylko 54%. Oznacza to, że prawie co drugiemu wypadowi w misji bojowej Ił-2 z armatami ShFK-37 towarzyszyła awaria co najmniej jednego z dział. Zmniejszył się maksymalny ładunek bomb samolotów szturmowych i wyniósł tylko 200 kg. Wszystko to znacznie zmniejszyło wartość bojową nowego samolotu szturmowego.
Pomimo niepowodzenia z ShFK-37 prace w tym kierunku były kontynuowane. W 1943 r. rozpoczęto produkcję działka lotniczego NS-37 (projektanci Nudelman i Suranov). Zastosowano posuw taśmy, co pozwoliło zwiększyć szybkostrzelność do 240-260 strz/min. Prędkość wylotowa pocisku wynosi 810 m/s, masa pistoletu 171 kg. Dzięki posuwowi pasowemu i mniejszej wadze, możliwe stało się zainstalowanie nowego systemu na myśliwcach.
Próby wojskowe działa prowadzono na ŁaGG-3 od 21 kwietnia do 7 czerwca 1943 na froncie Kalinin i na Jak-9T od 22 lipca do 21 sierpnia 1943 na froncie centralnym. Po próbach wojskowych pistolet został wprowadzony do służby pod oznaczeniem NS-37. Samolot Jak-9T (czołg) był produkowany od marca 1943 do czerwca 1945 roku. Łącznie wyprodukowano 2748 samolotów.
Zgodnie z zamysłem konstruktorów, zwiększenie siły ognia myśliwców miało zwiększyć zasięg celowania i prawdopodobieństwo trafienia w cel. Aby zestrzelić myśliwiec, z reguły wystarczyło jedno trafienie pociskiem 37 mm, w przypadku bombowca dwusilnikowego potrzebne były dwa lub trzy.
Jednak nowa armata miała też swoje wady. Zwiększenie kalibru zmniejszyło szybkostrzelność i liczbę pocisków amunicji na pokładzie myśliwca. Skuteczne strzelanie do celów powietrznych to tylko pojedyncze pociski, ponieważ podczas strzelania z samolotu Jak-9 samolot mocno się kołysał, a celowany ogień uzyskiwano dopiero przy pierwszym strzale, a kolejne pociski były rozproszone. Warto zwrócić uwagę na brak wysokiej jakości celowników na większości radzieckich myśliwców zbudowanych w czasie wojny, z reguły był to najprostszy „Wizir Wasiliew” składający się z pierścieni namalowanych na przedniej szybie i muszce, co oczywiście wpłynęło na skuteczność strzelania na średnich i długich dystansach.
20 lipca 1943 r. rozpoczęły się próby wojskowe Iła-2 z dwoma działami powietrznymi NS-37 kal. 37 mm, które trwały do 16 grudnia. W sumie w próbach wojskowych brało udział 96 samolotów szturmowych Ił-2 z NS-37.
W porównaniu do seryjnego Ilami, uzbrojonego w armaty SzWAK lub WJA, Ił-2 z NS-37 i ładunkiem bomb 200 kg stał się bardziej bezwładny, trudniejszy na zakręcie i na zakręcie bojowym.
Pogorszenie charakterystyk akrobacyjnych nowych samolotów szturmowych, takich jak IL-2 z armatami ShFK-37, wiązało się z dużą masą rozłożoną na rozpiętości skrzydeł i obecnością owiewek armat, które pogarszały aerodynamikę samolotu. Ił-2 z NS-37 nie miał stabilności wzdłużnej w całym zakresie CG, co znacznie zmniejszało celność strzelania w powietrzu. Ten ostatni pogarszał silny odrzut dział podczas strzelania z nich.
Testy wykazały, że strzelanie z samolotu Ił-2 z armat NS-37 powinno być oddawane tylko w krótkich seriach nie dłuższych niż dwa lub trzy strzały, ponieważ w przypadku jednoczesnego strzelania z dwóch armat, ze względu na asynchroniczną pracę samolotu samolot doznał znacznych dziobów i został strącony z linii celowania. Korekta celowania w tym przypadku była w zasadzie niemożliwa.
Przy strzelaniu z jednej armaty trafienie w cel było możliwe tylko pierwszym strzałem, ponieważ samolot szturmowy skierował się w stronę strzelającego działa i korekta celowania stała się niemożliwa. Pokonanie celów punktowych - czołgów, pojazdów opancerzonych, samochodów itp. przy normalnej pracy armat było to całkiem osiągalne.
W tym samym czasie trafienia w czołgi otrzymano tylko w 43% lotów bojowych, a liczba trafień w zużytą amunicję wyniosła 2,98%.
Według powszechnej opinii personel lotniczy lecący IŁ-2 z NS-37, samolot szturmowy w ataku na małe cele nie miał przewagi nad IŁ-2 z działami mniejszego kalibru (SzWAK lub WJA) z normalną bombą obciążenie 400 kg. Jednocześnie całkiem udane może być użycie Ił-2 z NS-37 do celów wielkopowierzchniowych i objętościowych, składów amunicji, nagromadzeń czołgów, baterii artyleryjskich i przeciwlotniczych, pociągów kolejowych, małych jednostek pływających itp.
Podczas walki z celami naziemnymi skuteczność każdego rodzaju broni zależy od charakteru celu. Tak więc podczas strzelania do otwarcie znajdujących się żywych celów działanie pocisku 7,62 mm niewiele różniło się od działania pocisku 20 mm, ponieważ ich efekt fragmentacji jest bardzo słaby i do pokonania personelu wymagane było bezpośrednie trafienie. Podczas strzelania do samochodów, stacji kolejowych i małych statków 7,62-12,7-mm karabinów maszynowych były nieskuteczne, a efekt dział lotniczych gwałtownie wzrastał wraz ze wzrostem kalibru i masy pocisku. Tutaj potrzebne były tylko pistolety większego kalibru.
Masowe niszczenie czołgów z dział lotniczych, szeroko reklamowane w filmach i wspomnieniach, w większości przypadków nawiązuje do opowieści o polowaniach. Po prostu niemożliwe jest przebicie pionowego pancerza czołgu średniego lub ciężkiego za pomocą działka lotniczego 20 mm - 37 mm. Możemy mówić tylko o opancerzeniu dachu czołgu, który jest kilkakrotnie cieńszy od pionowego i wynosił 15-20 mm dla czołgów średnich i 30-40 mm dla czołgów ciężkich. Działa lotnicze używały pocisków przeciwpancernych kalibru i podkalibrów. W obu przypadkach nie zawierały materiałów wybuchowych, a jedynie sporadycznie kilka gramów substancji zapalających. W tym przypadku pocisk musiał trafić prostopadle do pancerza. Widać wyraźnie, że w warunkach bojowych pociski trafiają w dach czołgów pod znacznie mniejszymi kątami, co znacznie zmniejsza ich penetrację pancerza, a nawet rykoszetuje. Do tego należy dodać, że nie każdy pocisk, który przebił pancerz czołgu, wyłączał go z akcji.
Biorąc pod uwagę pogorszenie charakterystyk lotnych i zmniejszenie obciążenia bombowego samolotu Ił-2 uzbrojonego w NS-37, ta modyfikacja samolotu szturmowego nie była szeroko rozpowszechniona. Bomby kumulacyjne PTAB-2,5-1,5, które weszły do służby w 1943 roku, okazały się znacznie skuteczniejszą bronią przeciwpancerną.
Na bazie armaty NS-37, przy zachowaniu gabarytów, stworzono lotniczą, automatyczną armatę 45 mm NS-45. Waga pistoletu wynosiła 150-153 kg. Szybkostrzelność 260-280 strz/min. Armata jest dostarczana z podajnikiem taśmowym. Po raz pierwszy w ZSRR w 45-mm armacie lotniczej NS-45 zastosowano hamulec wylotowy, który pochłonął do 85% energii odrzutu. W latach 1944-45 wyprodukowano łącznie około 200 dział. Specjalnie dla tej armaty zaprojektowano i zbudowano myśliwiec Jak-9K (dużego kalibru) z działem NS-45 w zapadniętym silniku, z 29 nabojami. Łącznie wyprodukowano 53 samoloty tego typu.
44 samoloty Jak-9K przechodziły próby wojskowe od 13 sierpnia do 18 września 1944 r. na 3 froncie białoruskim i od 15 stycznia do 15 lutego 1945 r. na 2 froncie białoruskim. Zakładano, że myśliwce z armatami dużego kalibru będą operować przeciwko grupom bombowców wroga, znajdujących się poza skuteczną strefą ognia obronnego ich punktów ostrzału. Na jeden zestrzelony samolot wroga wydano średnio dziesięć 45-mm pocisków.
Jednak same Jak-9K potrzebowały osłony dla myśliwców z działkami 20 mm, wśród których znajdowały się maszyny niewolnicze. Celny ostrzał z 45-mm armat uzyskano dopiero przy pierwszym strzale, reszta pocisków przeleciała obok. Po serii trzech strzałów, oddanych nawet z maksymalną prędkością, ten ostatni gwałtownie spadł, utracono stabilność samolotu, zaobserwowano wycieki oleju i wody w rurociągach.
Ponadto pod koniec 1944 r. bardzo rzadko spotykano dużą grupę bombowców wroga i nie było szczególnej potrzeby posiadania takiego myśliwca. Według wyników testów wojskowych Jak-9K nie został wprowadzony do masowej produkcji.
W ZSRR w czasie wojny opracowano armaty lotnicze i większe kalibry. 57-mm automatyczne działo N-57 zostało opracowane pod kierownictwem czołowego projektanta G. A. Zhirnykha pod koniec Wielkiej Wojny Ojczyźnianej. Jak na ten kaliber pistolet miał stosunkowo niewielką masę – 135 kg. Wykonano małą serię 36 dział.
Pistolet został pomyślnie przetestowany na myśliwcu odrzutowym MiG-9 „F-3” (trzeci prototyp). Był to pierwszy i jedyny przypadek w historii lotnictwa, w którym na myśliwcu zainstalowano 57-mm armatę. Jednak produkcję MiG-9 rozpoczęto z armatą 37 mm N-37, chociaż niektóre samoloty z pierwszej partii wciąż były wyposażone w armatę N-57. Następnie we wszystkich samolotach zastąpiono je działem N-37.
W latach 1943-1945. w TsAKB, którym kierował V. G. Grabin, trwały prace nad stworzeniem automatycznych armat lotniczych dużego kalibru.
Opracowano automatyczne armaty lotnicze 65 mm, 76 mm i 100 mm.
W 1948 roku wyprodukowano i przetestowano w fabryce dwa prototypy armaty 65 mm. W 1949 jedna próbka została wysłana do badań terenowych w Instytucie Badawczym Sił Powietrznych. Do armaty 65 mm powstały dwa strzały: pociskiem OFZT i pociskiem BRZT. W odległości 600 m pocisk BRZT przebił 60 mm pancerza pod kątem spotkania 30°. W ten sposób pocisk ten mógł przebić z góry pancerz każdego czołgu w tamtych czasach.
W 1948 r. TsNII-58 rozpoczął prace nad automatyczną armatą lotniczą B-0902 100 mm. Miał być instalowany na bombowcach Tu-2 i Tu-4, które miały zostać przerobione na myśliwce. Oczywiście ani śmigłowe (Jak-3, JIa-5, Ła-7, Ła-9 itd.), ani myśliwce odrzutowe (Jak-15, MiG-9 itd.) nie mogły fizycznie unieść tego działa ze względu na jego wagę. i wpływ.
Automatyczne wyposażenie armaty 100 mm było typu mechanicznego z długim skokiem lufy, a wszystkie operacje były wykonywane automatycznie. Pistolet był wyposażony w potężny hamulec wylotowy, który pochłaniał 65% energii odrzutu. Działo zostało zwarte dzięki racjonalnemu rozmieszczeniu wszystkich jego jednostek. Przechowuj żywność bez taśmy. W sklepie znajdowało się 15 jednostkowych naboi.
Sterowanie ogniem armaty i przeładunkiem pneumatycznym odbywało się z kokpitu. Masa pistoletu bez skrzynki zasilającej wynosiła 1350 kg. Szybkostrzelność - 30,5 strzałów na minutę. Siła odrzutu - 5 ton.
Dla armaty V-0902 TsNII-58 specjalnie stworzył trzy strzały: z pociskiem FZT, z pociskiem BRZT i zdalnie granatem.
Nabój z pociskiem FZT (odłamkowo-zapalający znacznik) miał masę 27 kg i długość 990 mm. Masa ładunku miotającego wynosiła 4,47 kg, dzięki czemu pocisk miał prędkość początkową 810 m/s. Sam pocisk ważący 13,9 kg zawierał 1,46 kg materiałów wybuchowych. Efektywny zasięg ognia pocisku FZT wynosił 1000-1200 m.
Nabój z pociskiem BRZT miał masę 27, 34 kg i długość 956 mm. Masa ładunku miotającego wynosiła 4,55 kg, a pocisk uzyskał prędkość początkową 800 m/s. Sam pocisk, ważący 14,2 kg, zawierał niewielką ilość materiału wybuchowego (0,1 kg). Podczas próbnego strzelania pocisk BZRT w odległości 600 m przebił pancerz 120 mm (przy kącie spotkania 30°).
Do strzelania do celów powietrznych stworzono 100-mm zdalnie sterowany granat z zabójczymi elementami zapalającymi. Waga granatu to 15,6 kg. Granat zawierał 0,605 kg materiału wybuchowego (ładunek miotający) i 93 śmiertelne elementy zapalające o masie od 52 do 61 g każdy. Pocisk był wyposażony w wyrzutnię VM-30. W latach 1948-1949. Przetestowano partie eksperymentalne granatów z jednostkowym i pierścieniowym układem zabójczych elementów zapalających. Aby sprawdzić skuteczność odłamków i ich „zdolność zapalającą”, przeprowadzono ostrzał naziemny w samolocie.
Działo 100 mm B-0902 stało się najpotężniejszym automatycznym działem lotniczym nie tylko w ZSRR, ale także najwyraźniej na świecie. Z technicznego punktu widzenia był to majstersztyk inżynierii. Jedynym problemem jest to, że spóźniła się pięć lat. W latach 1944-1945. szybki bombowiec z silnikiem tłokowym mógł z niego niemal bezkarnie strzelać do latających fortec B-17 i B-29 lecących w gęstym szyku z odległości 1 km i więcej. Jednak pojawienie się myśliwców odrzutowych radykalnie zmieniło taktykę walki powietrznej, a ciężkie działka lotnicze straciły wszelkie znaczenie, przynajmniej w przypadku strzelania do samolotów.
