V roce 1955 byly do výzbroje tankových jednotek sovětské armády zařazeny protiletadlové samohybné kanony ZSU-57-2 (Zenitnaja Samochodnaja Ustanovka).
Již v době, kdy se rozbíhala sériová výroba, bylo zřejmé, že vozidlo je beznadějně zastaralé. Nemělo radar, systém řízení palby a munici s přibližovacími zapalovači. Proto byly následující rok zahájeny práce na jeho modernizaci a náhradě. Podobně dopadli i Američané, jejichž M42 Duster s prudkým rozvojem letecké techniky rychle zastaral.
Jedním z důvodů k rychlé práci na náhradě ZSU-57-2 byly zprávy sovětských špionů zpoza oceánu o tom, že Američané vyvíjejí speciální verzi M42 Duster vybavenou radiolokátorem na druhém doprovodném vozidle. Program byl sice z finančních důvodů zrušen, ale jako pobídka k horečné aktivitě Sovětů to stačilo.
Nová letadla, nové problémy
Souviselo to se zavedením proudových letadel na konci druhé světové války, což skokově posunulo výkony letecké techniky. Jestliže poslední verze vrtulových letadel, vyráběné v roce 1945, dosahovaly maximální rychlosti kolem 700 km/h, první proudové letouny je překonávaly zhruba o 200 km/h. Další generace proudových letadel zaváděná do výzbroje krátce po ukončení světového konfliktu atakovala hranici zvuku.
Takový rozvoj umožnilo zvládnutí průmyslové výroby titanu a vysoko legovaných ocelí, kteréžto materiály se používaly pro výrobu proudových motorů s přídavným spalováním. Spolu s objevy v aerodynamice se konstruktérům podařilo v polovině padesátých let dostat do vzduchu prototypy letounů, které postupně dosahovaly dvojnásobku rychlosti zvuku. To byl obrovský skok během jediné dekády, s kterým se protivzdušná obrana (PVO) musela vypořádat.
V létě 1956 začaly v SSSR práce na novém náboji ráže 37 mm, protože stávající munice válečných PL kanonů 61-K byla zjevně slabá. Dále Rada ministrů SSSR vydala 17. dubna 1957 nařízení 426-211 o rozsáhlé modernizaci ZSU-57-2 v rámci programů Volga a Dněpr, jejichž cílem bylo vybavit vozidlo přehledovým a střeleckým radarem. Druhým úkolem byl vývoj samohybných protiletadlových prostředků Jenisej a Šilka a samohybného radarového vozidla Ob.
Řez ZSU-37-2 Jenisej
Vzhledem k rapidnímu nárůstu výkonů letadel stáli konstruktéři před těžkým úkolem. Tehdejší protiletecké (PL) systémy tvořily baterie tažených děl řízených radarem, což představovalo kolonu 12 až 20 vozidel s přívěsy a dobou rozvíjení kolem 30 až 60 minut, podle ráže děl. Přehledový a střelecký radiolokátor byly postavené na dvounápravových přívěsech, ke kterým patřily příslušné elektrocentrály. Druhou variantou byly samohybné prostředky s prostými optickými zaměřovači a ručně poháněnou věží, zastupované v SSSR ZSU-57-2 a několika starými ZSU-37, postavenými na podvozcích samohybných děl SU-76M.
Nové zadání požadovalo vytvoření samohybného prostředku schopného chránit motostřelecké a tankové jednotky a držet s nimi krok. Prostředky měly být schopné ničit vzdušné cíle ve dne i v noci, za špatného počasí a za pohybu. Sekundárně měly být schopné postřelovat pozemní cíle. Na rozdíl od rozšířeného názoru nebyly oba prostředky konkurenční.
Šilka byla určena pro motostřelecké jednotky, čemuž odpovídala maximální povolená hmotnost a zvolený podvozek. Požadovaný účinný dostřel 1 500 m umožňoval použití zbraní menší ráže. U motostřeleckých jednotek se při ničení vzdušných cílů počítalo s podpůrnou palbou pěchoty a automatických zbraní obrněných transportérů.
U tankových jednotek tato možnost nebyla, proto byly na Jenisej, který měl zajišťovat jejich PVO, kladeny vyšší požadavky. Musel být schopen ničit cíle pohybující se rychlostí 660 m/s v rozsahu výšek 100 až 3 000 m. Maximální účinný dostřel byl stanoven na 4 500 m.
V souladu s tímto nařízením byly vydané požadavky na vývoj dvojkanonu Angara ráže 37 mm, přehledového a střeleckého radaru Bajkal a úpravu podvozku SU-100P (Izdělije 105), aby zvládl větší hmotnost i větší rozměry nástavby Jeniseje. Nový podvozek dostal označení SU-100PM (Izdělie 105M, M jako moděrnizirovannyj). Vybrán byl proto, že umožňoval umístění věže vzadu, se snadným přístupem ke všem agregátům radaru i kanonům a munici.
Vozidlo mělo trojčlennou osádku, tvořenou řidičem sedícím v korbě vlevo od motoru, v plně otočné věži měli svá stanoviště velitel a operátor. Elektronika radaru byla umístěna v zadní části věže, v korbě byl pomocný zdroj umožňující provoz s vypnutým hlavním motorem.
Skicy původního řešení programu Jenisej
Prototyp podvozku SU-100PM byl hotov v roce 1957 a další tři roky probíhaly testy zaměřené především na zvýšení spolehlivosti. Protože nebyla zatím hotová nástavba, bylo vozidlo balastem dováženo na 30 t, což byla předpokládaná celková hmotnost. Na základě testů byly postupně prováděny úpravy a ty se potom staly východiskem pro zcela nový podvozek s označením Objekt 119.
Rovnou na polygon
Přejímací zkoušky prototypu probíhaly od prosince 1960 do srpna 1961. Závěrečná zpráva poukazovala na celou řadu nedostatků: překročení celkové hmotnosti o 2 tuny, nedostatečný palebný průměr (540 nábojů místo požadovaných 600), chybějící ochrana osádky proti účinkům ZHN. Připomínky byly i k obsluze a provozu: například k malé rychlosti ručního otáčení věže, radar neměl dostatečnou ochranu proti pasivnímu rušení, analogový palubní počítač se zanášel prachem a přehříval se.
Nicméně komise souhlasila s dalším vývojem s tím, že konstruktéři se mají zaměřit na snížení celkové hmotnosti a dodržení požadovaných TTD. Souhlasila i s pokračováním testů první fáze vojskových zkoušek. Ty probíhaly na Donguzském polygonu od 10. srpna do 14. října 1961. Jen pro ilustraci ZSU-23-4 Šilka procházela stejnými testy na tomtéž polygonu mezi 26. srpnem a 24. říjnem.
Vzhledem k dosavadním zdržením tlačily nadřízené orgány na urychlení zkoušek. Souhlasily i s tím, že při ostrých střelbách nebude osádka tvořená vojáky, ale dvěma inženýry z NII-20 a jedním důstojníkem z polygonu. Vojenské osádky se na Jenisej zaučovaly až během testů.
Prototyp určený pro tovární testy
Střílelo se na svítící bomby na padáku nebo vlečné cíle 77-BM-2M v závěsu za Il-28. Výsledky střeleb s použitím televizního okruhu byly jen uspokojivé, když ze 166 výstřelů zasáhlo cíl jen 10. Kromě nedostatečné praxe osádek způsobovala problémy oblaka kouře, která po vypálení první dávky zakrývala výhled na cíl. Naopak velmi dobře byly hodnoceny střelby v poloautomatickém režimu s využitím radiolokátoru Bajkal.
Ostré střelby
Jako optimální režim pro ničení vzdušných cílů byly vyhodnoceny krátké dávky. Se zkracující se vzdáleností cíle bylo doporučeno dávky prodlužovat. Vyhodnocením výsledků palby na skupinové cíle, tvořené dvojicí až rojem letadel, bylo doporučeno přidělovat palebnou četu 3 až 4 ZSU-37-2 Jenisej každému tankovému praporu. Při útocích ze vzdálenosti 3 000 až 4 000 m zaručovala soustředěná palba zničení cílů s pravděpodobností 0,6 až 0,75.
Špatných výsledků bylo dosaženo při ostřelování pozemních cílů. Při střelbě z místa dopadly na cíl jen tři střely z 232 vystřelených nábojů. Příčinou byly špatné algoritmy pro výpočet rychlosti cíle, chybějící osnova pro odhad vzdálenosti v televizním okruhu, nevhodně umístěný optický zaměřovač a příliš rychle reagující hydraulické pohony.
Po úpravách došlo ke zlepšení. ZSU-37-2 Jenisej byl schopen ničit obrněná vozidla s 50 mm pancířem, skloněným v úhlu do 30 stupňů na 100 m a se 40 mm pancířem na 400 m. Při ničení měkkých pozemních cílů se jako nejefektivnější doporučovala palba dávkami po 5 - 7 výstřelech, na vzdálenost maximálně 600 až 700 metrů.
Druhá fáze vojskových zkoušek probíhala od 20. do 30. října na polygonu hlavní tankové správy v Kubince. Šlo hlavně o jízdní testy a ověření jejich vlivu na funkčnost nástavby. Většinou se jezdily trasy kolem 60 až 100 km, ale testovaly se i 300 km přesuny s cílem ověřit bojeschopnost osádky po takovém výkonu. Spotřeba vozidla s podélně umístěným vidlicovým dvanáctiválcem s výkonem 294 kW byla 158 l na 100 km po silnici, zatímco v suchém terénu se vyhoupla na 230 l na 100 km. Jízdní dosah s plnými nádržemi se pohyboval mezi 310 až 200 km. Střední rychlost přesunu mezi 25 až 33 km/h.
Kromě toho se zkoušela průchodnosti podvozku. Řidiči překonávali svahy se sklonem až 28 stupňů a 1,5 m hluboké krátery s průměrem 4 až 6 metrů. Ověřovalo se, zda budou mít nárazy a vibrace vliv na činnost nebo přesnost radiolokátoru a další elektroniky. Radar fungoval normálně. Bez závad proběhl i zátěžový test, při kterém byl v činnosti 8 hodin nepřetržitě.
Druhý prototyp v pochodové poloze
Při dlouhodobých testech vykazoval radiolokátor na 375 hodin provozu 15 závad, tedy v průměru 1 závadu za 25 hodin. Jako nedostatečná se ukázala vnitřní ventilace bojového prostoru vozidla, která vedla k přehřívání bloků elektroniky, naopak kladně byla hodnocena možnost výměny celých desek elektroniky, což zkracovalo průměrnou dobu oprav závad radiolokátoru.
Porovnání
Vyhodnocením testů bylo zjištěno, že palubní radiolokátory ZSU-37-2 Jenisej (ani ZSU-23-4 Šilka) nejsou schopné dostatečně efektivního samostatného vyhledávání cílů. Původně uvažovaný program vývoje samohybného radarového vozidla Ob byl zrušen, takže nezbývalo než se spolehnout na spolupráci s mobilní radarovou stanicí P-15 na podvozku ZiL-157.
Ale toto řešení mělo celou řadu slabin. Radar P-15 nebyl schopen činnosti za pohybu, nebyl schopen zjišťovat nízkoletící cíle ve výškách pod 500 m a jeho průchodnost za pásovou technikou značně zaostávala. Komise vydala doporučení vyvinout speciální velitelské vozidlo s přehledovým radiolokátorem, ale k tomu nikdy nedošlo.
Probíhaly i porovnávací zkoušky účinnosti střelby. Při střelbě na cílový Il-28 letící ve výšce 2 000 - 3 000 m, zaručovalo vystřelení 140 nábojů jednou ZSU-37-2 v blízké zóně PVO a čtyřmi ZSU-37-2 ve vzdálené zóně, pravděpodobnost zničení cíle porovnatelnou s palbou šestidělové baterie kanonů S-60 ráže 57 mm, s podporou centrálního systému řízení palby PUAZO-6-60 a radaru SON-9 a spotřebou 264 nábojů na hlaveň.
Druhý prototyp při vojskových zkouškách
Testy prokázaly, že jediný ZSU-37-2 má srovnatelnou pravděpodobnost zničení rychlého cíle, jako baterie šesti tažených kanonů S-60 ráže 57 mm nebo čtveřice samohybných děl ZSU-57-2. Z porovnávacích střeleb se ZSU-23-4 vyšlo najevo, že při ničení cílů typu Il-28 a MiG-17 ve výškách 200 a 500 m je Šilka dvakrát respektive 1,5krát účinnější než Jenisej. S rostoucí výškou přecházela výhoda na stranu Jeniseje.
Cíle ve výšce nad 1 500 m a ve vzdálenosti přes 2 500 m Šilka prakticky nedokázala ohrozit, zatímco Jenisej měl v obou parametrech ještě 1 500 metrů rezervu. Díky tomu Jenisej dokázal účinně zabránit efektivnímu mířenému bombardování pozemních jednotek, což Šilka nezvládala. Navíc Jenisej vykazoval výrazně vyšší účinnost při vedení palby na pozemní cíle, ať již při vlastní obraně nebo podpoře tanků.
Umíráček
V roce 1962 byly zahájené práce na odstranění nedostatků zjištěných během testů ZSU-37-2 a přípravě sériové výroby. Ta měla probíhat v Lipeckém traktorovém závodě. V rozmezí let 1963 až 1965 mělo být vyrobeno 450 kusů. K tomu však nedošlo.
Boom zažívaly raketové systémy. V té době se zdálo, že zvládnou všechny úkoly a hlavňovým systémům zdánlivě zvonila hrana. Navíc byl u moci v SSSR Nikita Chruščov, horlivý a naprosto nesoudný zastánce raket. Bylo zřejmé, že prosadit do výroby dva poměrně složité a přibližně stejně výkonné hlavňové systémy je nereálné. Bylo potřeba rozhodnout, který z dvojice půjde na výrobní linku a který do archivu.
Výkres ZSU-37-2 Jenisej
Podle mínění odborníků bylo čtyřče kanonů 2A7 Šilky lepší při palbě na cíle ve výšce pod 500 m a bylo perspektivnější při palbě na budoucí cíle, u kterých se předpokládalo snižování letové hladiny. Zásadní však bylo to, že ZSU-37-2 Jenisej měl v té době téměř dvojnásobnou hmotnost, proti ZSU-23-4, což vylučovalo jeho zařazení do výzbroje motostřeleckých a výsadkových jednotek. Navíc konstruktéři Šilky tvrdili, že případná záměna kanonů za ráži 37 mm není problém. K slibovanému přezbrojení na výkonnější zbraně sice nikdy nedošlo, ale program ZSU-37-2 Jenisej to nezachránilo.
Rada ministrů SSSR vydala 20. září 1962 nařízení číslo 590. Na jeho základě byl ZSU-23-4 Šilka zařazen do výzbroje a byla zahájena jeho sériová výroba. Dále bylo nařízeno dokončit vývoj ZSU-37-2 Jenisej a celou dokumentaci pečlivě archivovat na ministerstvu obrany.
Na ZSU-37-2 byly provedené některé úpravy: bylo přidáno sedmé pojezdové kolo, aby došlo k lepšímu rozložení tlaku na terén, podvozek dostal širší pásy, byla přidána čtvrtá podpěrná kladka, vozidlo dostalo nový systém ochrany před ZHN umístěný v boxu na levém blatníku a došlo k úpravám tvaru věže, v důsledku úprav vnitřního rozmístění agregátů. Všechny tyto změny byly provedené jen na papíře. Další prototyp se již nestavěl. Dva postavené prototypy se bohužel nedochovaly. Naštěstí se zachovala alespoň dokumentace tohoto zajímavého protiletadlového prostředku.
