История создания катюши берёт своё начало ещё в допетровские времена. На Руси первые ракеты появились в XV веке.
К концу XVI века в России хорошо знали устройство, способы изготовления и боевого применения ракет. Об этом убедительно свидетельствует «Устав ратных, пушечных и других дел, касающихся до военной науки», написанный в 1607-1621 годах Онисимом Михайловым. С 1680 года в России существовало уже специальное Ракетное заведение. В XIX веке ракеты, предназначенные для поражения живой силы и материальной части противника, были созданы генерал-майором Александром Дмитриевичем взятии Ташкента. В последний раз ракеты Константинова применялись в Туркестане в 90-е годы XIX века. А в 1898 году боевые ракеты были официально сняты с вооружения русской армии.
Новый импульс развитию ракетного оружия был дан во время первой мировой войны: в 1916 году профессор Иван Платонович Граве создал желатиновый порох, усовершенствовав бездымный порох французского изобретателя Поля Вьеля. В 1921 году разработчики Н. И. Тихомиров, В. А. Артемьев из газодинамической лаборатории приступили к разработке реактивных снарядов на основе этого пороха.
На первых порах у газодинамической лаборатории, где создавалось ракетное оружие, трудностей и неудач было больше, чем успехов. Однако энтузиасты – инженеры Н. И. Тихомиров, В. А. Артемьев, а затем и Г. Э. Лангемак и Б. С. Петропавловский упорно совершенствовали свое «детище», твердо веря в успех дела. Потребовались обширные теоретические разработки и бесчисленные эксперименты, которые в итоге привели к созданию в конце 1927 года 82-мм осколочного реактивного снаряда с пороховым двигателем, а вслед за ним и более мощного, калибром 132 мм. Испытательные стрельбы, проведенные под Ленинградом в марте 1928 года, обнадеживали – дальность составляла уже 5-6 км, хотя рассеивание по-прежнему было большим. Долгие годы его не удавалось значительно снизить: изначальная концепция предполагала снаряд с оперением, не выходящим за его калибр. Ведь направляющей для него служила труба – простая, легкая, удобная для монтажа.
В 1933 году инженер И. Т. Клейменов предложил делать более развитое оперение, более чем в два раза превышающее по своему размаху калибр снаряда. Кучность стрельбы повысилась, увеличилась и дальность полета, но пришлось конструировать новые открытые – в частности, рельсовые – направляющие для снарядов. И снова годы экспериментов, поисков...
К 1938 году основные трудности в создании мобильной реактивной артиллерии были преодолены. Сотрудники московского РНИИ Ю. А. Победоносцев, Ф. Н. Пойда, Л. Э. Шварц и другие разработали 82-мм осколочные, осколочно-фугасные и термитные снаряды (PC) с твердотопливным (пороховым) двигателем, который запускался дистанционным электрозапалом.
В то же время для стрельбы по наземным целям конструкторы предложили несколько вариантов мобильных многозарядных пусковых установок залпового огня (по площадям). В их создании под руководством А. Г. Костикова принимали участие инженеры В. Н. Галковский, И. И. Гвай, А. П. Павленко, А. С. Попов.
Установка состояла из восьми открытых направляющих рельсов, связанных между собой в единое целое трубчатыми сварными лонжеронами. 16 реактивных 132-мм снарядов массой по 42,5 кг фиксировались с помощью Т-образных штифтов сверху и снизу направляющих попарно. В конструкции была предусмотрена возможность менять угол возвышения и разворота по азимуту. Наводка на цель производилась через прицел вращением рукояток подъемного и поворотного механизмов. Установку монтировали на шасси грузового автомобиля ЗиС-5, причем в первом варианте сравнительно короткие направляющие располагались поперек машины, получившей общее название катюши против танков.
25 декабря 1939 года Артиллерийским управлением Красной Армии были одобрены 132-мм реактивный снаряд М-13 и пусковая установка, получившая название БМ-13. НИИ-З получил заказ на изготовление пяти таких установок и партии реактивных снарядов для проведения войсковых испытаний. Кроме того, артиллерийское управление Военно-Морского флота также заказало одну пусковую установку БМ-13 дня испытания ее в системе береговой обороны. В течение лета и осени 1940 года НИИ-3 изготовил шесть пусковых установок БМ-13. Осенью того же года пусковые установки БМ-13 и партия снарядов М-13 были готовы для испытаний.
1 – коммутатор, 2 – бронещиты кабины, 3 – пакет направляющих, 4 – бензобак, 5 – основание поворотной рамы, 6 – кожух подъемного винта, 7 – подъемная рама, 8 – походная опора, 9 – стопор, 10 – поворотная рама, 11 – снаряд М-13, 12 – стоп-сигнал, 13 – домкраты, 14 – аккумулятор пусковой установки, 15 – рессора буксирного прибора, 16 – кронштейн прицела, 17 – рукоятка подъемного механизма, 18 – рукоятка поворотного механизма, 19 – запасное колесо, 20 – распределительная коробка.
17 июня 1941 года на подмосковном полигоне во время осмотра образцов нового вооружения Красной Армии были произведены залповые пуски из боевых машин БМ-13. Нарком обороны Маршал Советского Союза Тимошенко, нарком вооружения Устинов и начальник Генерального штаба генерал армии Жуков, присутствовавшие на испытаниях, дали высокую оценку новому оружию. К показу были подготовлены два опытных образца боевой машины БМ-13. Одна из них была заряжена осколочно-фугасными реактивными снарядами, а вторая — осветительными реактивными снарядами. Были сделаны залповые пуски осколочно-футасных реактивных снарядов. Все мишени в районе падения снарядов были поражены, горело все, что могло гореть на этом участке артиллерийской трассы. Участники стрельб дали высокую оценку новому ракетному оружию. Тут же на огневой позиции было высказано мнение о необходимости скорейшего принятия на вооружение первой отечественной установки РСЗО.
21 июня 1941 года, буквально за несколько часов до начала войны, после осмотра образцов ракетного оружия Иосиф Виссарионович Сталин принял решение о развертывании серийного производства реактивных снарядов М-13 и пусковой установки БМ-13 и о начале формирования ракетных войсковых частей. Из-за угрозы надвигавшейся войны это решение было принято, несмотря на то, что пусковая установка БМ-13 еще не прошла войсковых испытаний и не была отработана до стадии, допускающей массовое промышленное изготовление.
2 июля 1941 года из Москвы на Западный фронт выступила первая в Красной Армии экспериментальная батарея реактивной артиллерии под командованием капитана Флерова. 4 июля батарея вошла в состав 20-й армии, войска которой занимали оборону по Днепру в районе города Орши.
В большинстве книг о войне – как научных, так и художественных – днём первого применения «катюши» названа среда, 16 июля 1941 года. В тот день батарея под командованием капитана Флерова нанесла уда по только что занятой противником железнодорожной станции Орша и уничтожила скопившиеся на ней эшелоны.
Однако на самом деле обер-ефрейтор Харт, – в живых осталось 12. Из 12 станковых пулеметов цел остался один, да и тот без лафета, а из пяти тяжелых минометов – ни одного».
Ошеломляющий для противника дебют реактивного оружия побудил нашу промышленность форсировать серийный выпуск нового миномета. Однако для «катюш» поначалу не хватало самоходных шасси – носителей реактивных установок. Попытались восстановить производство ЗИС-6 на Ульяновском автозаводе, куда в октябре 1941 года эвакуировали московский ЗИС, но отсутствие специализированного оборудования для производства червячных мостов не позволило сделать это. В октябре 1941 года на вооружение был принят танк Т-60 со смонтированной на месте башни установкой Студебекер. В 1943 году в производство были запущены снаряды М-13 со сварным корпусом, с баллистическим индексом ТС-39. Снаряды имели взрыватель ГВМЗ. В качестве топлива использовался порох НМ-4.
Основной причиной низкой кучности реактивных снарядов типа М-13 (ТС-13) был эксцентриситет тяги реактивного двигателя, то есть смещение вектора тяги от оси ракеты из-за неравномерного горения пороха в шашках. Это явление легко устраняется при вращении ракеты. В этом случае импульс силы тяги будет всегда совпадать с осью ракеты. Вращение, придаваемое оперенной ракете с целью улучшения кучности, называется проворотом. Ракеты с проворотом не следует путать с турбореактивными ракетами. Скорость проворота оперенных ракет составляла несколько десятков, в крайнем случае сотен, оборотов в минуту, что не достаточно для стабилизации снаряда вращением (причем вращение происходит на активном участке полета, пока работает двигатель, а потом прекращается). Угловая скорость турбореактивных снарядов, не имеющих оперения, составляет несколько тысяч оборотов в минуту, чем создается гироскопический эффект и, соответственно, более высокая точность попадания, чем у оперенных снарядов, как невращающихся, так и с проворотом. В обоих типах снарядов вращение происходит за счет истечения пороховых газов основного двигателя через маленькие (несколько миллиметров в диаметре) сопла, направленные под углом к оси снаряда.
Реактивные снаряды с проворотом за счет энергии пороховых газов у нас называли УК — улучшенной кучности, например М-13УК и М-31УК.
Снаряд М-13УК но своему устройству отличался от снаряда М-13 тем, что на переднем центрирующем утолщении имелось 12 тангенциальных отверстий, через которые вытекала часть пороховых газов. Отверстия просверлены так, что пороховые газы, вытекая из них, создавали вращающий момент. Снаряды М-13УК-1 отличались от снарядов М-13УК устройством стабилизаторов. В частности, стабилизаторы М-13УК-1 изготовлялись из стального листа.
С 1944 года на базе Студебекеров стали выпускаться новые, более мощные установки БМ-31-12 с 12 минами М-30 и М-31 калибра 301 мм, весом по 91,5 кг (дальность стрельбы – до 4325 м). Для повышения кучности стрельбы были созданы и освоены поворачивающиеся в полете снаряды М-13УК и М-31УК улучшенной кучности.
Пуск снарядов производился с трубчатых направляющих сотового типа. Время перевода в боевое положение составляло 10 минут. При разрыве 301-мм снаряда, содержавшего 28,5 кг ВВ, образовывалась воронка глубиной 2,5 м и диаметром 7-8 м. Всего за годы войны было произведено 1184 машины БМ-31-12.
Удельный вес реактивной артиллерии на фронтах Великой Отечественной войны постоянно возрастал. Если в ноябре 1941 года было сформировано 45 дивизионов «катюш», то и 1 января 1942 года их насчитывалось уже 87, в октябре 1942 года – 350, а в начале 1945-го – 519. К концу войны в Красной Армии насчитывалось 7 дивизий, 40 отдельных бригад, 105 полков и 40 отдельных дивизионов гвардейских минометов. Ни одна крупная артподготовка не проходила без катюш.