Na época do ataque alemão à URSS, nossa aviação estava armada com dois tipos de canhões de aeronaves: ShVAK de 20 mm (Shpitalny-Vladimirova aviação de grande calibre), cujo design era em muitos aspectos semelhante ao 7, 62 -mm metralhadora ShKAS de aviação e 23-mm. VYa (Volkova-Yartseva).
O canhão ShVAK de 20 mm foi produzido nas seguintes variantes: asa, torre e canhão a motor. O peso das armas é de 40 kg - 44,5 kg. Taxa de incêndio 700-800 rds / min. A velocidade inicial é de 815 m / s. Suportes ShVAK de 20 mm síncronos e montados na asa foram instalados nos caças I-153P, I-16, Yak-1, Yak-3, Yak-7B, LaGG-3, La-5, La-7, Pe-3, e em 1943 158 armas foram produzidas para instalação em caças Hurricane em vez de 7 metralhadoras Browning de 92 mm. Duas armas fixas foram colocadas no bombardeiro Tu-2 e em parte dos bombardeiros Pe-2. Torres defensivas com canhões ShVAK de 20 mm foram instaladas nos bombardeiros Pe-8 e Er-2.
O ShVAK era superior em todos os aspectos ao canhão alemão MG-FF, que em 1941 era o mais comum na aviação alemã.
Em 1940, os designers A. A. Volkov e S. A. Yartsev criaram um canhão automático de 23 mm VYa-23 para um novo cartucho de 23 mm. Pesando 66 kg, a arma disparou 550-650 tiros / min.
No canhão VYa, foram usados projéteis de 200 gramas, que é o dobro do ShVAK. Um projétil incendiário perfurante a uma distância de 400 m ao longo da armadura normal de 25 mm perfurada.
O recuo da arma VYa era grande o suficiente e não foi originalmente instalado em caças. No início da guerra, seu único porta-aviões era o avião de ataque Il-2, em cada asa do qual foi instalado um canhão VYa com uma carga de munição de 150 tiros por barril. Mais tarde, ela estava armada com aeronaves de ataque Il-10 e, em parte, caças LaGG-3.
No decorrer das hostilidades, descobriu-se que os canhões de aviões soviéticos de calibre 20-23 mm eram capazes de lutar efetivamente apenas contra veículos blindados leves do inimigo, tanques médios e canhões autopropulsados eram muito resistentes para eles.
Na segunda metade de 1942, uma pequena série da versão Il-2 foi lançada, armada com canhões ShFK-37 de 37 mm.
O canhão de aeronaves ShFK-37 de 37 mm foi desenvolvido sob a liderança de B. G. Shpitalny.
O peso da arma montada na aeronave Il-2 era de 302,5 kg. A taxa de tiro do ShFK-37, de acordo com os testes de campo, foi em média 169 tiros por minuto a uma velocidade inicial de projétil de cerca de 894 m / s.
O projétil BZT-37 permitiu a penetração da blindagem de tanques alemã com 30 mm de espessura em um ângulo de 45 graus. ao normal a uma distância de não mais do que 500 m. Espessura da armadura de 15-16 mm e menos, o projétil perfurado em ângulos de encontro não mais do que 60 graus. nas mesmas distâncias. A blindagem com 50 mm de espessura (parte frontal do casco e torre dos tanques alemães médios) foi penetrada pelo projétil BZT-37 a distâncias de não mais de 200 m em ângulos de encontro não superiores a 5 graus.
As grandes dimensões gerais dos canhões ShFK-37 e armazenamento de alimentos (capacidade do carregador de 40 tiros) determinaram sua colocação nas carenagens sob a asa da aeronave Il-2. Devido à instalação de um grande carregador no canhão, ele teve que ser abaixado fortemente em relação ao plano de construção da asa (eixo da aeronave), o que não só complicou o projeto de anexar o canhão à asa (a arma foi montada em um amortecedor absorvente e movido com o carregador ao disparar), mas também exigia que fosse feito para suas carenagens volumosas com uma grande seção transversal.
Os testes mostraram que o desempenho de vôo do Il-2 com os canhões de ar de grande calibre ShFK-37, em comparação com o Il-2 serial com os canhões ShVAK ou VYa, diminuiu significativamente. A aeronave tornou-se mais inerte e mais difícil de voar, especialmente em curvas e curvas em baixa altitude. A capacidade de manobra deteriorou-se em altas velocidades. Os pilotos reclamaram de cargas significativas nos lemes ao realizar as manobras.
Os disparos direcionados dos canhões ShFK-37 no Il-2 foram bastante difíceis devido ao forte recuo dos canhões durante o disparo e à falta de sincronização em sua operação. Devido ao grande espaçamento dos canhões em relação ao centro de massa da aeronave, bem como à insuficiente rigidez do suporte do suporte do canhão, levou ao fato de a aeronave de ataque sofrer fortes choques, "bicadas" e foi arremessado para fora da linha de mira ao disparar, o que, por sua vez, tendo em conta a insuficiente estabilidade longitudinal "Ila", conduziu a uma dispersão significativa de projécteis e a uma diminuição acentuada (cerca de 4 vezes) na precisão do tiro.
Atirar com um canhão era completamente impossível. A aeronave de ataque voltou-se imediatamente para o canhão de tiro de forma que não foi possível introduzir uma alteração na mira. Nesse caso, acertar o alvo só poderia ser o primeiro projétil.
Durante todo o período de teste, as armas ShFK-37 trabalharam pouco confiáveis - a porcentagem média de munição disparada por falha foi de apenas 54%. Ou seja, quase cada segunda surtida em uma missão de combate IL-2 com canhões ShFK-37 foi acompanhada pela falha de pelo menos um dos canhões. A carga máxima de bombas da aeronave de ataque diminuiu e era de apenas 200 kg. Tudo isso reduziu significativamente o valor de combate da nova aeronave de ataque.
Apesar do fracasso com o ShFK-37, o trabalho nessa direção continuou. Em 1943, a produção do canhão de ar NS-37 começou (designers Nudelman e Suranov). Utilizou alimentação de fita, o que permitiu aumentar a cadência de tiro para 240-260 rds / min. A velocidade da boca do projétil é de 810 m / s, o peso da arma é de 171 kg. Graças à alimentação da correia e ao menor peso, foi possível instalar o novo sistema nos caças.
Os testes militares da arma foram realizados no LaGG-3 de 21 de abril a 7 de junho de 1943 na Frente Kalinin e no Yak-9T de 22 de julho a 21 de agosto de 1943 na Frente Central. Após testes militares, a arma foi colocada em serviço sob a designação NS-37. A aeronave Yak-9T (tanque) foi produzida de março de 1943 a junho de 1945. Um total de 2.748 aeronaves foram produzidas.
Conforme concebido pelos projetistas, o aumento do poder de fogo dos caças deveria aumentar o alcance de tiro e a probabilidade de acertar o alvo. Para abater um caça, via de regra, bastava um tiro de projétil de 37 mm, para um bombardeiro bimotor, eram necessários dois ou três.
No entanto, o novo canhão também tinha suas desvantagens. O aumento do calibre reduziu a cadência de tiro e o número de cartuchos de munição a bordo do caça. O tiro eficaz em alvos aéreos era de apenas projéteis únicos, já que ao disparar de uma aeronave Yak-9, o avião balançava fortemente, e o tiro direcionado foi obtido apenas com o primeiro tiro, com os projéteis subsequentes espalhados. Vale a pena notar a ausência de mira de alta qualidade na maioria dos caças soviéticos construídos durante a guerra, como regra, era o mais simples "Vizir Vasiliev" consistindo de anéis pintados no pára-brisa e um visor frontal, o que obviamente afetou a eficácia de atirar em distâncias médias e longas.
Em 20 de julho de 1943, começaram os testes militares do Il-2 com dois canhões de ar NS-37 de 37 mm, que continuaram até 16 de dezembro. No total, 96 aeronaves de ataque Il-2 com NS-37 estiveram envolvidas em testes militares.
Comparado ao Ilami serial, armado com canhões ShVAK ou VYa, o Il-2 com o NS-37 e com uma carga de bomba de 200 kg tornou-se mais inerte, mais difícil em uma curva e em uma curva de combate.
A deterioração das características acrobáticas das novas aeronaves de ataque, como o IL-2 com os canhões ShFK-37, foi associada a uma grande massa espalhada pela envergadura e à presença de carenagens dos canhões, que pioram a aerodinâmica da aeronave. O IL-2 com NS-37 não apresentou estabilidade longitudinal ao longo de toda a gama de CGs, o que reduziu significativamente a precisão do tiro no ar. Este último foi agravado pelo forte recuo dos canhões ao disparar deles.
Testes demonstraram que os disparos de uma aeronave Il-2 de canhões NS-37 só devem ser disparados em rajadas curtas de não mais que dois ou três tiros de comprimento, já que ao disparar simultaneamente de dois canhões, devido ao funcionamento assíncrono da aeronave, a aeronave sofreu bicadas significativas e foi arremessada para fora da linha de mira. Objetivar a correção neste caso era basicamente impossível.
Ao disparar de um canhão, acertar o alvo só foi possível com o primeiro tiro, pois a aeronave de ataque virou-se para o canhão e a correção da mira tornou-se impossível. A derrota de alvos pontuais - tanques, veículos blindados, carros, etc. com a operação normal dos canhões, era perfeitamente possível.
Ao mesmo tempo, acertos nos tanques foram recebidos apenas em 43% das surtidas, e o número de acertos na munição gasta foi de 2,98%.
De acordo com a opinião geral, o pessoal de vôo que voava o IL-2 do NS-37, a aeronave de ataque, ao atacar alvos pequenos, não tinha vantagens sobre o IL-2 com canhões de menor calibre (ShVAK ou VYa) com uma bomba normal carga de 400 kg. Ao mesmo tempo, o uso de IL-2 com NS-37 para grandes áreas e alvos volumétricos, depósitos de munição, acúmulos de tanques, artilharia e baterias antiaéreas, trens ferroviários, pequenas embarcações, etc., poderia ser bastante bem sucedido.
Ao operar contra alvos terrestres, a eficácia de cada tipo de arma é determinada pela natureza do alvo. Assim, ao disparar contra alvos vivos localizados abertamente, a ação de uma bala de 7,62 mm diferia pouco da ação de um projétil de 20 mm, uma vez que seu efeito de fragmentação é muito fraco e um tiro direto foi necessário para derrotar o pessoal. Ao disparar contra carros, estações ferroviárias e pequenas embarcações, as metralhadoras 7, 62-12 e 7 mm eram ineficazes, e o efeito dos canhões das aeronaves aumentava drasticamente com o aumento do calibre e do peso do projétil. Aqui, armas de um calibre maior eram apenas necessárias.
A destruição maciça de tanques de canhões de aeronaves, amplamente divulgada em filmes e memórias, na maioria dos casos refere-se a histórias de caça. É simplesmente impossível penetrar na blindagem vertical de um tanque médio ou pesado com um canhão de aeronave de 20 mm - 37 mm. Só podemos falar da blindagem do teto do tanque, que é várias vezes mais fino que o vertical e era de 15-20 mm para tanques médios e 30-40 mm para tanques pesados. Os canhões de aeronaves usavam projéteis perfurantes de calibre e subcalibre. Em ambos os casos, eles não continham explosivos, mas apenas ocasionalmente alguns gramas de substâncias incendiárias. Nesse caso, o projétil deveria atingir perpendicularmente à armadura. É claro que em condições de combate, os projéteis atingiram o teto dos tanques em ângulos muito menores, o que reduziu drasticamente a penetração de sua blindagem ou mesmo ricocheteou. A isso deve ser acrescentado que nem todo projétil que perfurou a armadura de um tanque o colocou fora de ação.
Levando-se em consideração a diminuição das características de voo e a diminuição da carga de bombas nas aeronaves Il-2 armadas com NS-37, essa modificação da aeronave de ataque não foi generalizada. As bombas cumulativas PTAB-2, 5-1, 5, que entraram em serviço em 1943, revelaram-se uma arma antitanque muito mais eficaz.
Com base no canhão NS-37, mantendo as dimensões gerais, foi criado um canhão NS-45 automático de aviação de 45 mm. O peso da arma era de 150-153 kg. Taxa de fogo 260-280 rds / min. O canhão é fornecido com alimentação por correia. Pela primeira vez na URSS, um freio de boca foi usado no canhão de 45 mm da aeronave NS-45, que absorveu até 85% da energia de recuo. Em 1944-45, um total de cerca de 200 armas foram produzidas. O caça Yak-9K (grande calibre) com o canhão NS-45 no colapso do motor, com 29 cartuchos de munição foi especialmente projetado e construído para este canhão. Um total de 53 aeronaves desse tipo foram fabricadas.
44 aeronaves Yak-9K foram submetidas a testes militares de 13 de agosto a 18 de setembro de 1944 na 3ª Frente Bielorrussa e de 15 de janeiro a 15 de fevereiro de 1945 na 2ª Frente Bielorrussa. Supunha-se que caças com canhões de grande calibre operariam contra grupos de bombardeiros inimigos, estando fora da zona de fogo defensivo efetiva de seus postos de tiro. Em média, dez projéteis de 45 mm foram gastos em uma aeronave inimiga abatida.
No entanto, os próprios Yak-9K precisavam de cobertura para caças com canhões de 20 mm, entre os quais havia máquinas escravas. O tiro dirigido de canhões de 45 mm foi obtido apenas no primeiro tiro, o resto dos projéteis passou voando. Após uma rajada de três tiros, disparados mesmo em velocidade máxima, este caiu abruptamente, a estabilidade da aeronave foi perdida, foram observados vazamentos de óleo e água nos dutos.
Além disso, era muito raro encontrar um grande grupo de bombardeiros inimigos no final de 1944, e não havia nenhuma necessidade especial para tal caça. De acordo com os resultados dos testes militares, o Yak-9K não foi lançado em produção em massa.
Na URSS, em tempo de guerra, foram desenvolvidos canhões de aeronaves e calibres maiores. A arma automática de 57 mm N-57 foi desenvolvida sob a liderança do principal designer G. A. Zhirnykh no final da Grande Guerra Patriótica. Para este calibre, a arma tinha uma massa relativamente pequena - 135 kg. Uma pequena série de 36 armas foi feita.
A arma foi testada com sucesso no caça a jato MiG-9 "F-3" (terceiro protótipo). Este foi o primeiro e único caso na história da aviação em que um canhão de 57 mm foi instalado em um caça a jato. Já a produção do MiG-9 foi lançada com o canhão N-37 de 37 mm, embora algumas das aeronaves do primeiro lote ainda estivessem equipadas com o canhão N-57. Posteriormente, em todas as aeronaves, foi substituído pelo canhão N-37.
Em 1943-1945. no TsAKB que era chefiado por V. G. Grabin, o trabalho estava em andamento para criar canhões automáticos de aviação de grande calibre.
Foram desenvolvidos canhões automáticos para aeronaves de 65 mm, 76 mm e 100 mm.
Em 1948, dois protótipos do canhão de 65 mm foram fabricados e testados na fábrica. Em 1949, uma amostra foi enviada para testes de campo no Instituto de Pesquisa da Força Aérea. Para o canhão de 65 mm, dois disparos foram feitos: com um projétil OFZT e com um projétil BRZT. A uma distância de 600 m, o projétil BRZT perfurou 60 mm de armadura em um ângulo de encontro de 30 °. Assim, este projétil poderia penetrar a blindagem de qualquer tanque da época de cima.
Em 1948, o TsNII-58 começou a trabalhar no canhão de aviação automático B-0902 de 100 mm. Era para ser instalado nos bombardeiros Tu-2 e Tu-4, que seriam convertidos em caças. Naturalmente, nem os caças movidos a hélice (Yak-3, JIa-5, La-7, La-9, etc.) nem os caças a jato (Yak-15, MiG-9, etc.) poderiam carregar fisicamente esta arma devido ao seu peso e impacto.
O equipamento automático do canhão de 100 mm era do tipo mecânico, com longo curso do cano, e todas as operações eram realizadas automaticamente. A arma foi equipada com um poderoso freio de boca que absorveu 65% da energia de recuo. O canhão foi compactado devido ao posicionamento racional de todas as suas unidades. Armazene alimentos sem fita. A loja continha 15 cartuchos unitários.
O controle do tiroteio e da recarga pneumática foi feito a partir da cabine. O peso da arma sem a caixa de força era de 1350 kg. Taxa de tiro - 30,5 tiros por minuto. Força de recuo - 5 toneladas.
Para o canhão V-0902, o TsNII-58 criou três tiros especialmente: com um projétil FZT, com um projétil BRZT e com uma granada remota.
O cartucho com o projétil FZT (traçador incendiário de alto explosivo) tinha um peso de 27 kg e um comprimento de 990 mm. O peso da carga do propulsor era de 4,47 kg, devido ao qual o projétil tinha uma velocidade inicial de 810 m / s. O próprio projétil, pesando 13,9 kg, continha 1,46 kg de explosivos. O alcance efetivo de tiro do projétil FZT foi de 1000-1200 m.
O cartucho com o projétil BRZT tinha um peso de 27,34 kg e um comprimento de 956 mm. O peso da carga do propelente era de 4,55 kg, e o projétil recebeu uma velocidade inicial de 800 m / s. O próprio projétil, pesando 14,2 kg, continha um pequeno explosivo (0,1 kg). Durante o disparo de teste, o projétil BZRT a uma distância de 600 m perfurou uma armadura de 120 mm (em um ângulo de encontro de 30 °).
Para disparar contra alvos aéreos, foi criada uma granada remota de 100 mm com elementos incendiários letais. O peso da granada é de 15,6 kg. A granada continha 0, 605 kg de explosivo (carga de expulsão) e 93 elementos incendiários letais pesando de 52 a 61 g cada. O projétil foi equipado com um tubo remoto VM-30. Em 1948-1949. Lotes experimentais de granadas com arranjo unitário e anular de elementos incendiários letais foram testados. Para testar a eficácia dos fragmentos e sua "capacidade incendiária", disparou contra a aeronave.
O canhão B-0902 de 100 mm se tornou o canhão automático de aeronaves mais poderoso não só da URSS, mas também, aparentemente, do mundo. Do ponto de vista técnico, foi uma obra-prima da engenharia. O único problema é que ela estava cinco anos atrasada. Em 1944-1945. um bombardeiro de alta velocidade com motor a pistão poderia atirar dele com quase impunidade as fortalezas voadoras B-17 e B-29 voando em ordem densa a uma distância de 1 km ou mais. Mas o advento dos caças a jato mudou radicalmente as táticas do combate aéreo, e os canhões de aeronaves pesadas perderam todo o significado, pelo menos para disparar contra aeronaves.
