К весне 1943 г. единственными бронецелями вермахта, с которыми "Илы" еще могли успешно бороться, применяя пушечное вооружение, остались лишь легкобронированные бронемашины, бронетранспортеры, а также САУ (типа "Wespe" и т.д.) и противотанковые СУ (типа "Marder-M" и "Marder-III"), созданные на базе легких танков. Собственно легких танков в составе панцерваффе на Восточном фронте к этому времени уже почти не осталось. Они были вытеснены более мощными средними и тяжелыми танками.

В этой связи с целью повышения противотанковых свойств штурмовой авиации Красной Армии Постановлением ГКО № 3144 от 8 апреля 1943 г. завод № 30 обязывался выпускать двухместные штурмовики Ил-2 АМ-38ф с двумя пушками калибра 37 мм 11П-37 ОКБ-16 с боекомплектом по 50 снарядов на пушку, без реактивных снарядов, с бомбовой нагрузкой 100 кг в нормальном варианте и 200 кг в перегрузочном. Боезапас пулеметов ШКАС и УБТ сохранялся прежним. В мае месяце завод должен был изготовить 50 новых штурмовиков, в июне - 125, в июле - 175 и с августа перейти на выпуск всех самолетов с крупнокалиберными авиапушками.

Боекомплект к пушке НС-37 состоял из патронов с бронебойно-зажигательно-трассирующими (БЗТ-37) и осколочно-зажигательно-трассирующими (ОЗТ-37) снарядами.

Бронебойные снаряды предназначались для поражения наземных бронированных целей, а осколочные - для поражения воздушных целей. Кроме того, для новой пушки был разработан и подкалиберный снаряд, обеспечивающий пробитие брони толщиной до 110мм.

В апреле 30-м авиазаводом было изготовлено 5 Ил-2 с НС-37 головной серии, один из которых (зав. № 302349) 27 мая поступил на государственные испытания в НИИ ВВС КА. Последние после выполнения 26 полетов с налетом 11 час. 35 мин. успешно завершились к 22 июня 1943 г. (ведущий летчик-испытатель А.И.Кабанов, ведущий инженер В.С.Холопов, летчики облета майор А.К.Долгов и инженер-майор А.В. Синельников).

Предъявленный на госиспытания штурмовик отличался от серийных Ил-2 только установкой двух пушек НС-37 с боекомплектом по 60 снарядов на ствол и отсутствием PC. Нормальная бомбовая нагрузка - 200 кг. Ленточное питание пушек НС-37 позволило специалистам ОКБ С.В.Ильюшина разместить их непосредственно у нижней поверхности крыла с использованием конструктивно очень простого и быстроразъемного крепления. Пушки закрывались относительно небольшими обтекателями, каждый из которых состоял из двух легко открывающихся створок. Боекомплект к каждой пушке укладывался непосредственно в отсеки крыла. Вес одной пушки НС-37 с боекомплектом равнялся 256 кг.

При полетном весе 6277 кг максимальная скорость штурмовика на высоте 1320 м составила 387 км/ч, у земли - 375 км/ч. Практический потолок нового самолета не превышал 5200 м, при этом время подъема на высоту 1000 м составляло 3 мин. Максимальная дальность полета штурмовика не превышала 685 км.

По сравнению с серийными "Илами" вооруженными пушками ШВАК или ВЯ, Ил-2 с НС-37 и с бомбовым грузом в 200 кг стал более инертным, сложным на вираже и на боевом развороте.

Ухудшение пилотажных характеристик нового штурмовика, так же как и Ил-2 с пушками ШФК-37, было связано с большим разносом масс по размаху крыла и наличием обтекателей пушек, ухудшающих общую аэродинамику самолета. Во всем диапазоне центровок Ил-2 с НС-37 не имел продольной устойчивости, что существенно снижало прицельность стрельбы в воздухе. Последнее усугублялось сильной отдачей пушек при стрельбе из них. По данным НИИ АВ ВВС КА (письмо начальника НИИ АВ генерал-майора М.В.Гуревича от 19.11.1943 г. на имя С.В.Ильюшина) максимальная сила отдачи, действовавшая в течение около 0,03 сек, на наземном станке (существующая в то время аппаратура не позволяла произвести измерение "фактической силы отдачи" на самолетах и тем более при стрельбе в воздухе) составляла весьма значительную величину - порядка 5500 кг, а среднее значение силы отдачи примерно равнялось 2500 кг.
Все это приводило к большому рассеиванию снарядов при стрельбе в воздухе.

Полигонные испытания, проведенные в НИИ АВ ВВС КА, показали, что стрельбу с самолета Ил-2 из пушек НС-37 необходимо вести только короткими очередями длиной не более 2-3-х выстрелов, так как при стрельбе одновременно из двух пушек вследствие несинхронности их работы самолет испытывал значительные толчки, клевки и сбивался с линии прицеливания. Поправка в прицеливание в этом случае в принципе была возможна.

При стрельбе из одной пушки попадание в цель было возможно только первым выстрелом, так как штурмовик разворачивался в сторону стреляющей пушки и поправка в прицеливание становилась практически невозможной. Поражение же точечных целей - танков, бронемашин, автомобилей и т.д. при нормальной работе пушек было возможным.

При этом попадания в танки были получены лишь в 43% вылетов, а число попаданий к израсходованному боекомплекту составило 2,98%.

Анализ результатов полигонных испытаний показывает, что поражение 37-мм снарядом БЗТ-37 из авиапушки НС-37 с самолета Ил-2 легких немецких танков, бронемашин и бронетранспортеров всех типов, а также САУ типа "Wespe" и противотанковых СУ типа "Marder-II" и "Marder-III" обеспечивалось с дистанции до 500 м с любого направления. Средние немецкие танки типа StuG 40 (штурмовое орудие), Pz. III Ausf L/M и Pz. IV Ausf G/H, а также появившиеся позже StuG IV и истребитель танков Jgd Pz IV/70 с толщиной брони на бортах до 30 мм могли поражаться БЗТ-37 с дистанции до 500 м с планирования под углами 5-10 градусов с высот 100 м. В этом случае атаку необходимо было производить сбоку или сзади, ведя стрельбу по борту или по задней части корпуса и башни танков.

Попадания снарядов этой пушки в ролики и другие детали ходовой части танков всех типов производили существенные разрушения, выводящие последние из строя.

В выводах отчета по Государственным испытаниям особо обращалось внимание на то, что летный состав, летающий на самолетах Ил-2, вооруженных пушками НС-37, должен пройти специальную подготовку в ведении прицельной стрельбы короткими очередями по малоразмерным целям (отдельные танки, автомашины, и т.д.). Тридцатому авиазаводу НКАП и ОКБ-16 НКВ рекомендовалось срочно установить на пушку дульный тормоз.

Кроме того, указывалось, что Ил-2 с НС-37 необходимо было испытывать с боекомплектом к пушкам по 50 снарядов и нормальной бомбовой нагрузкой в 100 кг, как было записано в Постановлении ГКО. В дальнейшем все серийные Ил-2 с НС-37 выпускались именно в таком варианте вооружения.

Летно-технические данные самолета несколько улучшились. При полетном весе 6160 кг максимальная скорость на высоте 1320 м составила 405 км/ч, у земли - 391 км/ч. Время подъема на высоту 1000 м - 2,2 мин.

Как видно, при установке пушек НС-37 на двухместный Ил-2 конструкторы столкнулись с теми же проблемами, что и при установке на одноместный "Ил" пушек ШФК-37.

20 июля 1943 года начались продолжавшиеся до 16 декабря войсковые испытания Ил-2 с двумя 37-мм авиапушками НС-37. В общей сложности к войсковым испытаниям привлекались 96 штурмовиков Ил-2 с НС-37 (24-й, 25-й и 26-й серий), которые в разное время поступили в части 2-го шак 1-й ВА, 227-й шад 2-й ВА, 219-й шад 17-й ВА. Ведущим инженером войсковых испытаний от НИИ ВВС КА был назначен инженер-майор П.Т.Аброщенко.

Строевые летчики отмечали, что самолет Ил-2 АМ-38ф с двумя пушками НС-37, по сравнению с Ил-2, вооруженным пушками ШВАК или ВЯ, обладает большей инертностью, ухудшенной маневренностью и управляемостью, особенно на больших скоростях, заметно увеличился радиус виража, а на выводе из пикирования при скорости 340-360 км/ч наблюдалась чрезмерно большая нагрузка на рули. На планировании летчикам приходилось держать большую скорость (200-210 км/ч при отклоненных щитках). Сами же пушки НС-37 зарекомендовали себя как мощное и эффективное оружие. Летчики 568-го шап 2-го шак 1-й ВА, Ил-2 с НС-37, с 15 по 26 сентября уничтожили 6 танков и САУ, 99 автомашин, 10 повозок и подавили огонь 6 батарей. Свои потери составили 3 самолета.

В материалах по войсковым испытаниям Ил-2 с НС-37 в 17-й ВА отмечались случаи уничтожения танков Pz.V "Panther", а для поражения штурмового орудия StuG IV или истребителя танков Jgd Pz IV/70 было достаточно 3-х попаданий снарядов в моторную часть, где толщина брони была 17 и°20 мм соответственно, и т.д. Таким образом, Ил-2 с НС-37 при удачном стечении обстоятельств был способен успешно поражать как все средние немецкие танки этого периода, так и штурмовые орудия и истребители танков на их основе. Однако большая сила отдачи при стрельбе из этих пушек создавала значительные трудности при ведении огня по точечным целям, каковыми являлись танки, САУ и т.д. как для летного состава, имеющего боевой опыт, так и для молодых летчиков, только что вставших в строй.

Расчеты, основанные на результатах полигонных испытаний и анализе боевого опыта, показывают, что хорошо подготовленный летчик-штурмовик в типовых условиях атаки с планирования под углом 30° при стрельбе из пушек НС-37 с дистанции порядка 300-400 м мог обеспечить в одном заходе вероятность поражения среднего немецкого танка типа Pz. IV Ausf G не более 0,04-0,07, а бронетранспортера типа Sd Kfz 251 - не выше 0,08-0,17. То есть для уничтожения одной единицы бронетехники вермахта стрельбой из пушек НС-37 необходимо было выделять как минимум полтора десятка бронированных "Илов". По общему мнению летного состава, летавшего на Ил-2 с НС-37, штурмовик при атаках малоразмерных целей не имел преимуществ перед Ил-2 с пушками меньшего калибра (ШВАК или ВЯ) с нормальной бомбовой нагрузкой в 300-350 кг ПТАБ. В то же время, применение Ил-2 с НС-37 по большим площадным и объемным целям, складам боеприпасов, скоплениям танков, артиллерийским и зенитным батареям, железнодорожным эшелонам, малотоннажным судам и т.д., могло быть вполне успешным. В заключение акта по войсковым испытаниям Ил-2 с АМ-38ф с пушками НС-37 указывалось, что новый штурмовик по совокупности боевых качеств войсковые испытания прошел неудовлетворительно. В отчете рекомендовалось потребовать от С.В.Ильюшина, А.Э.Нудельмана и А.С.Суранова "установить на Ил-2 37-мм авиапушки, оснащенные дульным тормозом и в этом виде предъявить самолет на повторные войсковые испытания".

Как ни прискорбно, но необходимо признать, что процесс внедрения новой пушки в строевых частях был серьезно осложнен допущенной ОКБ и НИИ ВВС КА непростительной в военное время ошибкой, граничащей с преступной халатностью. На фронт было отправлено оружие, не приспособленное для работы в зимних условиях. В ноябре-декабре 1943 года, когда температура наружного воздуха упала ниже минус 10-15°С, в штурмовых авиаполках, эксплуатирующих Ил-2 с НС-37, столкнулись с массовыми отказами этих пушек. При тщательном анализе оказалось, что гидротормоз пушки НС-37 снаряжался на авиазаводе водо -глицериновой смесью, непригодной для работы при низкой температуре. Как всегда, положение спасла природная смекалка русского солдата. Используя опыт самолетчиков, которые применяли в гидротормозе шасси спирто - глицериновую смесь, "вооруженцы" опытным путем определили необходимое процентное соотношение спирта и глицерина в аналогичной смеси для пушки. Работа автоматики пушки и величина отката проверялась путем отстрела на земле при различном соотношении спирта и глицерина. Оказалось, что пушка уложилась в требуемые параметры и начала безотказно работать при составе смеси 90% спирта и 10% глицерина. По сути, это практически чистый спирт. После замены в гидротормозах пушек заводской смеси на спирто-глицериновую, Ил-2 с НС-37 стали успешно вылетать на боевые задания. Указания Главного инженера ВВС КА генерала А.И.Репина о применении в гидротормозах НС-37 керосина было разослано в части значительно позже - летом 1944 года.

Так же одним из основных средств борьбы с немецкими танками в этот период войны стала противотанковая авиационная бомба кумулятивного действия весом 1,5 кг в габаритах стоящей на вооружении ВВС КА авиабомбы массой 2,5 кг - ПТАБ-2,5-1,5. Новая авиабомба была разработана в ЦКБ-22 под руководством И.А.Ларионова.

Действие новой бомбы сводилось к следующему. При ударе о броню танка срабатывал взрыватель, который через тетриловую детонаторную шашку вызывал детонацию заряда взрывчатого вещества. При детонации заряда, благодаря наличию кумулятивной воронки и металлического конуса в ней, создавалась кумулятивная струя, которая, как показали полигонные испытания, пробивала броню толщиной до 60 мм при угле встречи 30градусов с последующим разрушающим действием за броней: поражение экипажа танка, инициирование детонации боеприпасов, а также воспламенение горючего или его паров.

Минимальная высота, обеспечивающая выравнивание бомбы до встречи с поверхностью брони танка и безотказность ее действия, равнялась 70 м.

В бомбовую зарядку самолета Ил-2 входило до 192 авиабомб ПТАБ-2,5-1,5 в 4-х кассетах мелких бомб (по 48 штук в каждой) или до 220 штук при их рациональном размещении навалом в 4-х бомбоотсеках.

При сбрасывании ПТАБ с высоты 200 м с горизонтального полета при скорости полета 340-360 км/ч одна бомба попадала в площадь, равную в среднем 15 м2, при этом, в зависимости от бомбовой загрузки, общая область разрывов занимала полосу 15х( 190-210) м2, что обеспечивало практически гарантированное поражение находящегося в этой полосе любого танка вермахта. Дело в том, что площадь, занимаемая одним танком, составляла величину порядка 20-22 м2, а попадание хотя бы одной бомбы в танк было вполне достаточным для вывода его из строя, в большинстве случаев безвозвратно.

Таким образом, ПТАБ представляла собой довольно грозное оружие для того времени. К слову сказать, Главный конструктор ЦКБ-22 И.А.Ларионов за создание ПТАБ-2,5-1,5 и взрывателя к ней АД-А в январе 44-го был награжден орденом Ленина, а в 1946 г. - удостоен звания лауреата Государственной премии СССР.