Al momento dell'attacco tedesco all'URSS, la nostra aviazione era armata con due tipi di cannoni aerei: 20-mm ShVAK (aviazione di grosso calibro Shpitalny-Vladimirova), il cui design era per molti aspetti simile al 7, 62 -mm mitragliatrice aviazione ShKAS e 23 mm. VYa (Volkova-Yartseva).
Il cannone ShVAK da 20 mm è stato prodotto nelle seguenti varianti: ala, torretta e mitragliatrice. Il peso delle pistole è di 40 kg - 44,5 kg. Velocità di fuoco 700-800 rds / min. La velocità iniziale è di 815 m/s. I supporti ShVAK da 20 mm sincroni e montati sulle ali sono stati installati sui caccia I-153P, I-16, Yak-1, Yak-3, Yak-7B, LaGG-3, La-5, La-7, Pe-3, e nel 1943 furono prodotti 158 cannoni per l'installazione sui caccia Hurricane invece di 7 mitragliatrici Browning da 92 mm. Due cannoni fissi furono posizionati sul bombardiere Tu-2 e su parte dei bombardieri Pe-2. Torrette difensive con cannoni ShVAK da 20 mm sono state installate sui bombardieri Pe-8 ed Er-2.
Lo ShVAK era superiore sotto tutti gli aspetti al cannone aereo tedesco MG-FF, che nel 1941 era il più comune nell'aviazione tedesca.
Nel 1940, i designer A. A. Volkov e S. A. Yartsev crearono un cannone automatico VYa-23 da 23 mm per una nuova cartuccia da 23 mm. Con un peso di 66 kg, la pistola ha fatto 550-650 colpi / min.
Nel cannone VYa sono stati usati proiettili del peso di 200 grammi, che è il doppio di quello dello ShVAK. Un proiettile incendiario perforante a una distanza di 400 m lungo la normale armatura perforata da 25 mm.
Il rinculo della pistola VYa era abbastanza grande e non era originariamente installato sui caccia. All'inizio della guerra, la sua unica portaerei era l'aereo d'attacco Il-2, in ciascuna ala del quale era installato un cannone VYa con un carico di munizioni di 150 colpi per barile. Successivamente, fu armata con aerei d'attacco Il-10 e in parte caccia LaGG-3.
Nel corso delle ostilità, si è scoperto che i cannoni aerei sovietici di calibro 20-23 mm erano in grado di combattere efficacemente solo contro veicoli corazzati leggeri del nemico, carri armati medi e cannoni semoventi erano troppo duri per loro.
Nella seconda metà del 1942 fu rilasciata una piccola serie della versione Il-2, armata con cannoni ShFK-37 da 37 mm.
Il cannone aereo ShFK-37 da 37 mm è stato sviluppato sotto la guida di B. G. Shpitalny.
Il peso della pistola montata sull'aereo Il-2 era di 302,5 kg. La velocità di fuoco dello ShFK-37, secondo i test sul campo, era in media di 169 colpi al minuto a una velocità iniziale del proiettile di circa 894 m / s.).
Il proiettile BZT-37 ha fornito la penetrazione dell'armatura del carro armato tedesco di 30 mm di spessore con un angolo di 45 gradi. alla normale da una distanza non superiore a 500 M. Spessore dell'armatura 15-16 mm e inferiore, il proiettile ha perforato ad angoli di incontro non superiori a 60 gradi. alle stesse distanze. L'armatura spessa 50 mm (parte frontale dello scafo e torretta dei carri armati tedeschi medi) è stata penetrata dal proiettile BZT-37 da distanze non superiori a 200 m ad angoli di incontro non superiori a 5 gradi.
Le grandi dimensioni complessive dei cannoni ShFK-37 e il deposito di cibo (capacità del caricatore di 40 colpi) hanno determinato il loro posizionamento nelle carenature sotto l'ala dell'aereo Il-2. A causa dell'installazione di un grande caricatore sul cannone, doveva essere abbassato fortemente rispetto al piano di costruzione dell'ala (asse dell'aereo), il che non solo complicava il design del fissaggio del cannone all'ala (la pistola era montata su un ammortizzatore assorbitore e spostato con il caricatore durante lo sparo), ma richiedeva anche che fosse fatto per le sue carenature ingombranti con una grande sezione trasversale.
I test hanno mostrato che le prestazioni di volo dell'Il-2 con i cannoni ad aria ShFK-37 di grosso calibro, rispetto al seriale Il-2 con i cannoni ShVAK o VYa, sono notevolmente diminuite. L'aereo è diventato più inerte e più difficile da pilotare, soprattutto nelle virate e nelle virate a bassa quota. La manovrabilità è peggiorata alle alte velocità. I piloti si sono lamentati di carichi significativi sui timoni durante le manovre.
Il tiro mirato dai cannoni ShFK-37 sull'Il-2 era in gran parte difficile a causa del forte rinculo dei cannoni durante il tiro e della mancanza di sincronizzazione nel loro funzionamento. A causa della grande distanza dei cannoni rispetto al centro di massa dell'aereo, nonché dell'insufficiente rigidità del supporto del supporto del cannone, ha portato al fatto che l'aereo d'attacco ha subito forti urti, "beccati" ed è stato buttato fuori dalla linea di mira durante il tiro, e questo, a sua volta, tenendo conto dell'insufficiente stabilità longitudinale "Ila", ha portato a una significativa dispersione dei proiettili e a una forte diminuzione (circa 4 volte) nella precisione del fuoco.
Sparare da un cannone era completamente impossibile. L'aereo d'attacco si è subito girato verso il cannone di sparo in modo che non fosse possibile introdurre una modifica al puntamento. In questo caso, colpire il bersaglio potrebbe essere solo il primo proiettile.
Durante l'intero periodo di prova, le pistole ShFK-37 hanno funzionato in modo inaffidabile: la percentuale media di munizioni sparate per guasto è stata solo del 54%. Cioè, quasi ogni seconda sortita in una missione di combattimento IL-2 con cannoni ShFK-37 è stata accompagnata dal fallimento di almeno uno dei cannoni. Il carico massimo di bombe dell'aereo d'attacco è diminuito ed era di soli 200 kg. Tutto ciò ha ridotto significativamente il valore di combattimento del nuovo aereo d'attacco.
Nonostante il fallimento con lo ShFK-37, il lavoro in questa direzione è continuato. Nel 1943 iniziò la produzione del cannone ad aria NS-37 (designer Nudelman e Suranov). Utilizzava l'alimentazione del nastro, che consentiva di aumentare la velocità di fuoco a 240-260 rds / min. La velocità iniziale del proiettile è di 810 m / s, il peso della pistola è di 171 kg. Grazie all'alimentazione a cinghia e al peso ridotto, è stato possibile installare il nuovo sistema sui caccia.
I test militari della pistola furono effettuati sul LaGG-3 dal 21 aprile al 7 giugno 1943 sul fronte Kalinin e sullo Yak-9T dal 22 luglio al 21 agosto 1943 sul fronte centrale. Dopo le prove militari, la pistola è stata messa in servizio con la designazione NS-37. L'aereo Yak-9T (carro armato) è stato prodotto da marzo 1943 a giugno 1945. Sono stati prodotti un totale di 2.748 velivoli.
Come concepito dai progettisti, l'aumento della potenza di fuoco dei combattenti avrebbe dovuto aumentare il raggio di tiro mirato e la probabilità di colpire il bersaglio. Per abbattere un caccia, di regola, bastava un colpo di un proiettile da 37 mm, per un bombardiere bimotore ne servivano due o tre.
Tuttavia, il nuovo cannone aveva anche i suoi svantaggi. L'aumento del calibro ha ridotto la cadenza di fuoco e il numero di colpi di munizioni a bordo del caccia. Le riprese efficaci su bersagli aerei erano solo proiettili singoli, poiché quando sparava da un aereo Yak-9, l'aereo ondeggiava fortemente e il fuoco mirato veniva ottenuto solo con il primo colpo, con i successivi proiettili sparsi. Vale la pena notare l'assenza di mirini di alta qualità sulla maggior parte dei combattenti sovietici costruiti durante la guerra, di regola, era il più semplice "Vizir Vasiliev" composto da anelli dipinti sul parabrezza e un mirino, questo ovviamente ha influito sull'efficacia di tiro a media e lunga distanza.
Il 20 luglio 1943 iniziarono le prove militari dell'Il-2 con due cannoni ad aria compressa NS-37 da 37 mm, che continuarono fino al 16 dicembre. In totale, 96 aerei d'attacco Il-2 con NS-37 sono stati coinvolti in prove militari.
Rispetto al seriale Ilami, armato con cannoni ShVAK o VYa, l'Il-2 con l'NS-37 e con un carico di bombe di 200 kg è diventato più inerte, più difficile in curva e in virata di combattimento.
Il deterioramento delle caratteristiche acrobatiche dei nuovi aerei d'attacco, come l'IL-2 con i cannoni ShFK-37, era associato ad una grande massa diffusa sull'apertura alare e alla presenza di carenature dei cannoni, che peggiorano l'aerodinamica del velivolo. L'IL-2 con NS-37 non aveva stabilità longitudinale sull'intera gamma di baricentro, il che riduceva significativamente la precisione del tiro in aria. Quest'ultimo è stato aggravato dal forte rinculo delle pistole quando sparano da loro.
I test hanno dimostrato che sparare da un aereo Il-2 da cannoni NS-37 dovrebbe essere sparato solo in brevi raffiche di non più di due o tre colpi di lunghezza, poiché quando si spara contemporaneamente da due cannoni, a causa del funzionamento asincrono dell'aereo, l'aereo ha subito beccati significativi ed è stato buttato fuori dalla linea di mira. Mirare alla correzione in questo caso era praticamente impossibile.
Quando si sparava da un cannone, era possibile colpire il bersaglio solo con il primo colpo, poiché l'aereo d'attacco si voltava verso il cannone e la correzione della mira diventava impossibile. La sconfitta di obiettivi puntuali: carri armati, veicoli corazzati, automobili, ecc. con il normale funzionamento dei cannoni era abbastanza realizzabile.
Allo stesso tempo, i colpi sui carri armati sono stati ricevuti solo nel 43% delle sortite e il numero di colpi alle munizioni esaurite è stato del 2,98%.
Secondo l'opinione generale, il personale di volo che pilotava l'IL-2 dall'NS-37, l'aereo d'attacco, quando attaccava piccoli bersagli, non aveva vantaggi rispetto all'IL-2 con cannoni di calibro più piccolo (ShVAK o VYa) con una normale bomba carico di 400kg. Allo stesso tempo, l'uso di IL-2 con NS-37 per bersagli di grandi dimensioni e volumetrici, depositi di munizioni, accumuli di carri armati, batterie di artiglieria e contraerea, treni ferroviari, piccole navi, ecc., Potrebbe avere un discreto successo.
Quando si opera contro bersagli a terra, l'efficacia di ogni tipo di arma è determinata dalla natura del bersaglio. Quindi, quando si sparava a bersagli vivi aperti, l'azione di un proiettile da 7, 62 mm differiva poco dall'azione di un proiettile da 20 mm, poiché il loro effetto di frammentazione è molto debole e per sconfiggere il personale era necessario un colpo diretto. Quando sparavano a automobili, stazioni ferroviarie e piccole imbarcazioni, le mitragliatrici 7, 62-12, 7-mm erano inefficaci e l'effetto dei cannoni degli aerei aumentava bruscamente con un aumento del calibro e del peso del proiettile. Qui servivano solo pistole di calibro maggiore.
La massiccia distruzione di carri armati dai cannoni degli aerei, ampiamente pubblicizzata in film e memorie, nella maggior parte dei casi si riferisce a storie di caccia. È semplicemente impossibile penetrare l'armatura verticale di un carro armato medio o pesante con un cannone aereo da 20 mm - 37 mm. Possiamo solo parlare dell'armatura del tetto del carro, che è parecchie volte più sottile di quella verticale ed era di 15-20 mm per i carri medi e 30-40 mm per i carri pesanti. I cannoni degli aerei utilizzavano proiettili perforanti sia di calibro che di sotto-calibro. In entrambi i casi non contenevano esplosivo, ma solo occasionalmente qualche grammo di sostanze incendiarie. In questo caso, il proiettile doveva colpire perpendicolarmente all'armatura. È chiaro che in condizioni di combattimento, i proiettili colpivano il tetto dei carri armati con angoli molto più piccoli, il che riduceva drasticamente la penetrazione dell'armatura o addirittura rimbalzava. A questo va aggiunto che non tutti i proiettili che hanno perforato la corazza di un carro armato lo hanno messo fuori combattimento.
Tenendo conto della diminuzione delle caratteristiche di volo e della diminuzione del carico di bombe sull'aereo Il-2 armato con l'NS-37, questa modifica dell'aereo d'attacco non era molto diffusa. Le bombe cumulative PTAB-2, 5-1, 5, entrate in servizio nel 1943, si sono rivelate un'arma anticarro molto più efficace.
Sulla base del cannone NS-37, pur mantenendo le dimensioni complessive, è stato creato un cannone aeronautico automatico NS-45 da 45 mm. Il peso della pistola era di 150-153 kg. Velocità di fuoco 260-280 rds / min. Il cannone viene fornito con alimentazione a cinghia. Per la prima volta in URSS, nel cannone aereo da 45 mm NS-45 è stato utilizzato un freno di bocca, che ha assorbito fino all'85% dell'energia di rinculo. Nel 1944-45 furono prodotti un totale di circa 200 cannoni. Il caccia Yak-9K (di grosso calibro) con il cannone NS-45 nel crollo del motore, con 29 colpi di munizioni è stato appositamente progettato e costruito per questa pistola. Sono stati prodotti un totale di 53 velivoli di questo tipo.
44 velivoli Yak-9K furono sottoposti a prove militari dal 13 agosto al 18 settembre 1944 presso il 3° Fronte bielorusso e dal 15 gennaio al 15 febbraio 1945 presso il 2° Fronte bielorusso. Si presumeva che i caccia con cannoni di grosso calibro avrebbero operato contro gruppi di bombardieri nemici, trovandosi al di fuori dell'effettiva zona di fuoco difensiva dei loro punti di tiro. In media, dieci proiettili da 45 mm sono stati spesi su un aereo nemico abbattuto.
Tuttavia, gli stessi Yak-9K avevano bisogno di una copertura per i combattenti con cannoni da 20 mm, tra i quali c'erano macchine schiaviste. Il fuoco mirato da cannoni da 45 mm è stato ottenuto solo al primo colpo, il resto dei proiettili è volato via. Dopo una raffica di tre colpi, sparati anche alla massima velocità, quest'ultima è caduta bruscamente, la stabilità dell'aereo è andata persa, sono state osservate perdite di olio e acqua nelle condutture.
Inoltre, era molto raro incontrare un folto gruppo di bombardieri nemici alla fine del 1944, e non c'era particolare bisogno di un tale combattente. Secondo i risultati dei test militari, lo Yak-9K non è stato lanciato nella produzione di massa.
In URSS, in tempo di guerra, furono sviluppati cannoni aerei e calibri più grandi. La pistola automatica da 57 mm N-57 è stata sviluppata sotto la guida del principale progettista G. A. Zhirnykh alla fine della Grande Guerra Patriottica. Per questo calibro, la pistola aveva una massa relativamente piccola - 135 kg. Fu realizzata una piccola serie di 36 cannoni.
La pistola è stata testata con successo sul caccia a reazione MiG-9 "F-3" (terzo prototipo). Questo è stato il primo e unico caso nella storia dell'aviazione in cui un cannone da 57 mm è stato installato su un caccia a reazione. Ma la produzione del MiG-9 fu lanciata con il cannone N-37 da 37 mm, sebbene alcuni degli aerei del primo lotto fossero ancora equipaggiati con il cannone N-57. Successivamente, su tutti gli aerei, fu sostituito dal cannone N-37.
Nel 1943-1945. al TsAKB che era diretto da V. G. Grabin, erano in corso i lavori per creare cannoni automatici per aviazione di grosso calibro.
Sono stati sviluppati cannoni aerei automatici da 65 mm, 76 mm e 100 mm.
Nel 1948 furono prodotti e testati in fabbrica due prototipi del cannone da 65 mm. Nel 1949, un campione fu inviato per i test sul campo presso l'Air Force Research Institute. Per il cannone da 65 mm sono stati creati due colpi: con un proiettile OFZT e con un proiettile BRZT. A una distanza di 600 m, il proiettile BRZT ha perforato 60 mm di armatura con un angolo di incontro di 30 °. Pertanto, questo proiettile potrebbe penetrare dall'alto nell'armatura di qualsiasi carro armato di quel tempo.
Nel 1948, TsNII-58 iniziò a lavorare sul cannone automatico dell'aviazione B-0902 da 100 mm. Doveva essere installato sui bombardieri Tu-2 e Tu-4, che sarebbero stati convertiti in caccia. Naturalmente, né l'elica (Yak-3, JIa-5, La-7, La-9, ecc.) né i caccia a reazione (Yak-15, MiG-9, ecc.) potrebbero trasportare fisicamente questa pistola a causa del suo peso e impatto.
L'attrezzatura automatica del cannone da 100 mm era di tipo meccanico con una lunga corsa della canna e tutte le operazioni venivano eseguite automaticamente. La pistola era dotata di un potente freno di bocca che assorbiva il 65% dell'energia di rinculo. Il cannone è stato reso compatto grazie alla disposizione razionale di tutte le sue unità. Conservare il cibo senza nastro. Il negozio conteneva 15 cartucce unitarie.
Il controllo dello sparo e della ricarica pneumatica è stato effettuato dalla cabina di pilotaggio. Il peso della pistola senza la scatola di alimentazione era di 1350 kg. Velocità di fuoco - 30,5 colpi al minuto. Forza di rinculo - 5 tonnellate.
Per il cannone V-0902, TsNII-58 ha creato appositamente tre colpi: con un proiettile FZT, con un proiettile BRZT e con una granata a distanza.
La cartuccia con il proiettile FZT (tracciante incendiario ad alto potenziale esplosivo) aveva un peso di 27 kg e una lunghezza di 990 mm. Il peso della carica del propellente era di 4,47 kg, per cui il proiettile aveva una velocità iniziale di 810 m / s. Il guscio stesso, del peso di 13,9 kg, conteneva 1,46 kg di esplosivo. Il raggio di tiro effettivo del proiettile FZT era di 1000-1200 m.
La cartuccia con il proiettile BRZT aveva un peso di 27, 34 kg e una lunghezza di 956 mm. Il peso della carica del propellente era di 4,55 kg e il proiettile ha ricevuto una velocità iniziale di 800 m / s. Il guscio stesso, del peso di 14,2 kg, conteneva un po' di esplosivo (0,1 kg). Durante il tiro di prova, il proiettile BZRT a una distanza di 600 m ha perforato un'armatura di 120 mm (con un angolo di incontro di 30 °).
Per sparare a bersagli aerei, è stata creata una granata remota da 100 mm con elementi incendiari letali. Il peso della granata è di 15,6 kg. La granata conteneva 0,605 kg di esplosivo (carica di espulsione) e 93 elementi incendiari letali del peso di 52-61 g ciascuno. Il proiettile era dotato di un tubo remoto VM-30. Nel 1948-1949. Sono stati testati lotti sperimentali di granate con disposizione unitaria e anulare di elementi incendiari letali. Per testare l'efficacia dei frammenti e la loro "capacità incendiaria", è stato effettuato un fuoco a terra contro l'aereo.
Il cannone B-0902 da 100 mm è diventato il cannone aereo automatico più potente non solo nell'URSS, ma anche, a quanto pare, nel mondo. Da un punto di vista tecnico, era un capolavoro di ingegneria. L'unico problema è che era in ritardo di cinque anni. Nel 1944-1945. un bombardiere ad alta velocità con un motore a pistoni potrebbe sparare da esso quasi impunemente alle fortezze volanti B-17 e B-29 che volano in ordine denso da una distanza di 1 km e oltre. Ma l'avvento dei caccia a reazione ha cambiato radicalmente la tattica del combattimento aereo e i cannoni per aerei pesanti hanno perso ogni significato, almeno per sparare agli aerei.
