Еще 16 августа 1924 г. в Советском Союзе было утверждено так называемое «Временное наставление по боевому применению воздушных сил СССР». В нем впервые были сформулированы требования к самолету-штурмовику: «Штурмовые самолеты должны обладать большой вертикальной, горизонтальной скоростью и маневренностью. Кроме того, самолет должен иметь сильное вооружение для стрельбы вниз (кроме пулеметов для стрельбы сквозь винт), а мотор и кабина пилота должны быть снизу защищены броней». Это положило начало длительному и мучительному процессу создания советского штурмовика, затянувшемуся на десятилетия.
В 1926 г. авиаконструктор Н. Н. Поликарпов представил первый реальный проект такого самолета, названного им «Боевик». По схеме штурмовик представлял собой моноплан с двумя американскими двигателями Liberty-12 с толкающими винтами и броней на передней части фюзеляжа и двигателях. Однако это чудище оказалось слишком тяжелым (6 тонн), а двигатели слишком маломощными, и проект в итоге был отклонен. В дальнейшем таких «отклоненных» штурмовиков будут десятки.
В марте 1927 г. специалисты НИИ ВВС Красной Армии предложили переделать цельнометаллический самолет-разведчик Р-3, который уже прошел все испытания и готовился к запуску в производство. Его штурмовой вариант предполагалось вооружить четырьмя неподвижными пулеметами «Виккерс» для стрельбы вперед и одним турельным пулеметом для защиты задней полусферы. В октябре того же года были проведены испытания Р-3 с нагрузкой, имитировавшей оборудование и вооружение штурмовика. Прочность машины при пикировании оказалась в норме, но при этом значительно ухудшилась ее управляемость, а также упали скорость и скороподъемность. В итоге «переквалификацию» признали нецелесообразной. Крахом закончилась попытка приспособить под штурмовик и модификацию Р-3ЛД.
Так еще в конце 20-х годов ХХ века определились два пути создания штурмовика: проектирование специальной машины или переделка истребителей, разведчиков и других типов самолетов. Изначально перед авиаконструкторами встала гора проблем. Основными из них были нехватка производственных мощностей, низкое качество двигателей, а собственного моторостроения, как и многого другого, в СССР никогда не было, речь шла только о лицензированном или простом пиратском копировании импортных моторов, отсутствие грамотного технического персонала, плохое качество деталей и т. п.
Но главной и неразрешимой была задача, как компенсировать значительное увеличение массы самолета из-за установленной брони соответствующей мощностью моторов. Именно из-за этого не удалось создать свой штурмовик А. Н. Туполеву. 21 июня 1931 г. на расширенном заседании Научно-технического комитета (НТК) ВВС и ЦАГИ он доложил, что летно-технические данные, заданные для нового штурмовика ТШ-1, «не могут быть осуществлены ввиду большой массы неработающей навесной брони и отсутствия моторов мощностью в 1300 л.с.».
Затем очередная неудача получилась и с переделкой в штурмовик двухмоторного самолета-разведчика Р-6.

Тем временем новоиспеченные конструкторы предлагали все новые и новые проекты. В большинстве своем они носили утопический характер, а порой вообще выходили за рамки элементарного здравого смысла.
Так, А. Н. Гроховский на полном серьезе предложил переделать в штурмовик… огромный четырехмоторный бомбардировщик ТБ-3! В больном воображении инженера родился монстр, на носу стояло 76-мм зенитное орудие образца 1931 г., а в крыльях – две полевые пушки того же калибра. Предполагалось, что он будет палить 6,5-кг снарядами на дистанцию до 18 км, а появившись над полем боя, уже одним своим видом вселит в противника ужас. Гроховский даже придумал, как будет осуществляться «наводка» на цель неподвижно установленных орудий. Он предложил это делать простейшим образом – разворотом всей четырехмоторной махины.
И самое удивительное, что сей прожект был принят, и «чудо-штурмовик» в декабре 1935 г. даже прошел государственные испытания. При этом он был обозначен как самолет «огневого обеспечения десантной операции». Однако, к счастью, не допускать это чудище до серийного производства ума все же хватило.

В первой половине 30-х годов ХХ века советская авиапромышленность шла по самому простому пути, пытаясь приспособить под штурмовик обычные истребители. Кое-кому казалось, что для этого на них достаточно всего лишь навесить бомбы и установить пушки.
Первой такой попыткой стал биплан И-5 с мотором М-22. Это был первый массово выпускавшийся русский истребитель, сконструированный в 1927 г. все тем же Николаем Поликарповым. Полноразмерный макет его штурмового варианта был утвержден 28 марта 1930 г., а уже 29 апреля опытный экземпляр совершил пробный полет. И-5 образца 1930 г. имел полетный вес 1355 кг и теоретическую максимальную скорость до 286 км/ч. Первоначально он был вооружен двумя 7,6-мм пулеметами ШКАС.
Затем в начале 1933 г. на аэродроме авиазавода № 21, находившемся в городе Горьком (ныне Нижний Новгород), был испытан биплан уже с четырьмя пулеметами, которые могли выпускать до 120 пуль в секунду. Однако надежность и дальнобойность ШКАСов оставляла желать лучшего, и для штурмовки наземных войск такой самолет подходил мало.
Поэтому вскоре на И-5 установили бомбодержатель для 50-кг бомбы ФАБ-50. Общий вес самолета достиг 1414 кг, но, несмотря на это, его удалось разогнать до максимальной скорости 285 км/ч и поднять на высоту 7520 метров. Лишь скороподъемность уменьшилась с 8,5 до 11,5 минут. Согласно акту об испытаниях, расход бензина составил около 0,3 литра на один километр. Кроме того, полеты выявили «простой взлет, руление, удобное управление, неплохой обзор из кабины. Фигуры проделывались уверенно».
Вместе с тем проявились и недостатки. В частности, испытатели авиазавода № 21 дали неудовлетворительную оценку бомбардировочному вооружению и его деталям. Сброс учебных бомб происходил с отказами и неточно. Вероятность попадания в круг диаметром 25 метров составляла не более 5 %. Масса машины, по мнению членов Госкомиссии, чрезмерно возросла.
В итоге начальник Управления ВВС РККА командарм 2-го ранга Я. И. Алкснис предупредил директора Горьковского авиазавода, что тот не уделяет должного внимания борьбе за облегчение веса. Одновременно было указано и на многочисленные дефекты бомбардировочной установки: «Смонтировано безобразно, небрежно, детали изготовлены грубо».
Выпуск биплана И-5 продолжался, и в течение 1933 г. он стал самым массовым истребителем, стоявшим на вооружении Красной Армии, но его качество оставляло желать лучшего. Особую проблему составляли «индивидуально изготовленные» детали, то есть подогнанные без всяких чертежей для конкретного самолета конкретными рабочими без всякого соблюдения принципа серийности.
В письме временно исполняющего обязанности начальника материально-технического снабжения и вооружения ВВС РККА Базенкова директору завода № 21 сообщалось: «На выпущенных заводом № 21 самолетах И-5 в целом ряде частей в процессе эксплуатации выявились дефекты, принявшие массовый характер. Они нарушают планы и темпы боевой подготовки частей ВВС из-за выхода из строя иногда целых подразделений, например, одновременно до 14 самолетов. Главная причина: плохая сварка и недоброкачественная сборка. Слазит краска с дюралевых деталей, самолеты драные, из всех вытекает бензин. В октябре 1934 г. имели место два случая пожара в воздухе из-за некачественной сборки карбюратора. Краска слазит через 10–15 минут».
Всего в течение 1932–1934 гг. Горьковский авиазавод выпустил 661 истребитель И-5 и еще 20 УТИ-1. Кроме того, 140 бипланов произвел Московский авиазавод № 1 им. Осоавиахима. В процессе их производства был получен первый в СССР опыт освоения, испытаний, запуска в серию и массового выпуска нового самолета. Но одновременно выявились и трудности, с которыми советской авиапромышленности затем придется сталкиваться во все возрастающих масштабах. Это были несоответствие плановых заданий реальным производственным возможностям, плохое качество исходных материалов и комплектующих деталей, нехватка и низкая квалификация рабочей силы. И как следствие всего этого ужасное качество готовой продукции. В итоге из И-5 не получилось ни путевого штурмовика, ни истребителя.

Истребитель-моноплан И-16, спроектированный Поликарповым в 1934 г., открыл целую эпоху в истории советской авиации. Это был первый серийный самолет с убирающимися шасси и скоростью свыше 400 км/ч. Он имел три принципиальные особенности: малые геометрические размеры, очень небольшие моменты инерции относительно всех трех осей и малый запас продольной статической устойчивости на планировании, а также очень малый полетный вес. Первоначально И-16 был вооружен двумя все теми же спаренными пулеметами ШКАС.
В марте 1934 г. в НИИ ВВС РККА прошли государственные испытания И-16 с девятицилиндровым мотором М-25 (так в СССР назвали американский двигатель Wright Cyclone R-1820-F-3) мощностью 480 л.с. Полеты выполняли летчики-испытатели Владимир Коккинаки и Валерий Чкалов. Самолет развил максимальную скорость 359 км/ч и достиг потолка в 7180 м. По скоростным качествам истребителя Госкомиссия сделала следующие выводы: «Благодаря хорошим аэродинамическим формам и убирающимся шасси И-16 уступает по скорости на высоте 5000 м немногим серийным истребителям, состоящим на вооружении иностранных воздушных флотов, превосходя их по скорости до высоты 2000 м и уступая в потолке и скороподъемности».
Однако испытания выявили и слабые места нового самолета: очевидную ненадежность шасси, протекание бензобаков, недостаточную прочность различных кронштейнов, деформацию крепления прицела. Летчики отметили, что им плохо видны приборы, а в кабину задувает воздух. На больших скоростях у самолета начинали вибрировать крылья, а при посадке происходил завал на правое крыло. Крепление ШКАСов при стрельбе сильно расшатывалось, и в результате получался огромный разброс пуль.
В сентябре того же года И-16 снова прошел госиспытания, но теперь уже с мотором М-25. На этот раз он развил максимальную скорость у земли в 395 км/ч. И впоследствии эта модификация, получившая обозначение Тип 5, стала самой массовой.
С 28 августа по 3 ноября 1935 г. летчики 107-й истребительной авиаэскадрильи (ИАЭ) майора Курдюмова проводили войсковые испытания нового самолета по трем основным тактическим задачам: одиночный и звеньевой бой, атака аэростатов заграждения и стрельба по наземным целям. Именно тогда И-16 впервые был опробован в роли штурмовика. При этом на испытаниях присутствовал лично главный конструктор Поликарпов.
За 39 летных дней каждый пилот налетал по 50 часов. Максимальная продолжительность полета составила 2 часа 10 минут при скорости 260 км/ч. Машина показала хорошее пикирование при любых углах и хорошо выполняла фигуры высшего пилотажа: петли, перевороты и боевой разворот.
Однако в ходе учебных воздушных боев с И-7 выяснилось, что управление слишком чувствительное. Даже при небольшом давлении на ручку управления «дергалась вся машина». Именно в силу неустойчивого полета и характерной сплющенной формы И-16 в дальнейшем получил свое знаменитое прозвище «Rat», то есть «крыса». Испытания выявили и многочисленные дефекты нервюр и слабость конструкции шасси. Во время полета фонарь кабины забрызгивало маслом, а внутри ее накапливались выхлопные газы. Да и пулемет ШКАС оказался очень сложен в эксплуатации, в воздухе он нередко отказывал, а на земле бывали случаи самоспуска.
В течение 1936 г. произошло несколько аварий самолетов во время выполнения пикирования, что было необходимым условием для штурмовки. Так, 13 февраля летчик-испытатель П. Павлушев взлетел с аэродрома завода № 21 на И-16 с серийным № 52161. Выполнив подъем на высоту 8000 метров, он перешел в пологое пикирование, но затем на высоте 1500–1700 метров самолет потерял управление. Он врезался в землю в трех километрах от аэродрома, и пилот погиб. Вероятной причиной катастрофы было объявлено возгорание бензина и задымление кабины, из-за которого Павлушев потерял сознание.
2 июня летчик Соколов из 34-й ИАЭ совершал полет на И-16 № 52135. Во время выполнения пикирования с высоты 5000 метров он увидел, что у него под сиденьем горит бензин! Пилот мгновенно сориентировался в ситуации, сразу же расстегнул привязные ремни, после чего его выбросило из кабины. Горящий же самолет продолжал пикировать и врезался в землю. Комиссия определила причиной аварии сдвиг бензобака и нарушение его герметизации. Все это являлось следствием крайне низкого уровня качества продукции всех авиазаводов и их поставщиков.
В 1936–1937 гг. состояние советских авиазаводов было весьма напряженным. Так, в приказе по Наркомату авиапромышленности (НКАП) от 23 июня 1937 г. отмечалось, что на большинстве предприятий наблюдаются воровство, растраты государственных средств, завышение выработки на одного рабочего и искусственное занижение брака. На многих заводах ради формального выполнения плана, а надо учитывать, что за его невыполнение директорам грозило обвинение в саботаже со всеми вытекающими последствиями, занимались приписками. Стало системой, когда в отчеты о выпуске вписывали часть изделий из программы следующего года и т. п.
Одной из причин массового брака была неточность обработки деталей. В тот период в авиапромышленности, несмотря на кажущееся развитие механизации и постоянное внедрение новых образцов оборудования, по-прежнему многие трудоемкие операции выполнялись вручную. С одной стороны, ручная обработка отнимала много времени и квалифицированной рабочей силы, а с другой – не обеспечивала должного качества и взаимозаменяемости деталей. Еще 25 февраля 1936 г. нарком Михаил Каганович в приказе по отрасли предложил заводам полностью заменить ручную резку листового металла на механическую, резку толстолистого металла производить только с помощью автогенных резаков и провести другие работы по механизации.
При установке на самолеты моторов производились припиловка и подгонка по месту моторной рамы, капотов, что вызывало попадание в двигатель опилок, стружек и прочих посторонних предметов. На скоростные характеристики самолетов оказывало влияние и низкое качество винтов. Они не были проработаны ни с точки зрения прочности, ни с точки зрения аэродинамики. В результате происходили большая потеря мощности двигателя и перерасход горючего.
Технология некоторых деталей, подаваемых в сборочные цехи, была проработана не полностью, что неизбежно приводило к дополнительным трудоемким работам по их подгонке и доработке уже на месте, удлинявшим общий цикл сборки самолетов. Отсутствовала надлежащая увязка чертежей. В ход шли даже детали, уже отбракованные представителями военной приемки. Встречались факты, когда для клеймения таких якобы принятых деталей использовались клейма, предварительно похищенные у тех же военпредов.
На работу всех предприятий авиапромышленности оказывал влияние постоянный срыв графиков снабжения различными материалами. Например, в середине 1936 г. в НКАП сложилась критическая ситуация со сборкой самолетов, причиной для которой стало невыполнение плана по производству авиационного полотна на фабрике «Заря социализма», где план II квартала был выполнен лишь на 28 %.
В 1936–1937 гг. стараниями конструкторов вооружение И-16 было усилено. В декабре был испытан вариант с двумя пушками и двумя пулеметами, который уже можно было реально использовать в качестве штурмовика. При этом попадание в наземные цели составило 9–25 % от общего числа выпущенных пуль и снарядов. Конструкция самолета вполне допускала ведение прицельного огня как из обеих пушек и пулеметов одновременно, так и порознь. При этом ее разрушение не наблюдалось. Правда, возникли сложности с шасси. Утяжеление самолета на 200 кг, после чего его общий вес достиг 1750 кг, приводило к их слишком быстрому износу. А для взлета и посадки теперь требовалась как минимум километровая взлетная полоса.
В январе 1937 г. прошли полигонные испытания И-16 с четырьмя пулеметами ШКАС. Помимо определения тактической пригодности этой модификации их целью было «выявить устранение промышленностью дефектов, выявленных ранее по безотказному подводу питания оружия». Если перевести корявый канцелярский язык советской бюрократии, то испытания должны проверить, были ли действительно проведены работы по доработке самолета или же о них отчитались только на бумаге.
И действительно, обнаружилось, что промышленность, и в первую очередь Горьковский авиазавод № 21, ничего не сделала в этом направлении. Подвод питания к внешним пулеметам так и не был доработан, ручки перезарядки остались без изменений, пулеметная лента шла плохо и заедала, вследствие чего ШКАСы часто заклинивало. Хотя огневая мощь истребителя в целом значительно возросла и появилась возможность использования его в качестве скоростного штурмовика, счетверенная пулеметная установка полигонных испытаний не выдержала.
Попутно испытывался и вариант И-16 с химическим вооружением. На самолете монтировались два прибора ВАП-6. При распылении жидкости с высоты 25 метров они поражали площадь в 1,5 га, а с высоты 100 метров – 4,3 га. Аналогичным образом можно было разливать над вражьими окопами и горючую жидкость. В этом случае две струи химических веществ смешивались и воспламенялись, выжигая при опорожнении контейнера на высоте 25 метров площадь около одного гектара.
Затем появился совсем экзотический вариант И-16 Тип 9 с неубирающимся шасси, вооруженный сразу шестью пулеметами ШКАС. На него предполагали устанавливать также и бомбодержатели для 25-кг бомб. Однако КБ Поликарпова и руководство заводов-производителей выступили против подобной универсализации истребителя, обосновывая это в первую очередь постоянным повышением его полетного веса. В итоге им удалось добиться отмены решения об установке бомбодержателей, однако требование о совмещении пушечного и стрелкового вооружения осталось в силе.
В октябре 1937 г. снова прошли войсковые испытания И-16 с пушечным вооружением. В них приняли участие восемь специально изготовленных самолетов, из них три были вооружены 12,7-мм пулеметами, а остальные – 20-мм пушками ШВАК. В ходе 247 учебных вылетов были выполнены стрельбы по наземным мишеням и аэростатам заграждения. Удалось достигнуть удовлетворительной точности попаданий. Однако 20-мм пушки в части автоматики оказались недостаточно надежными вследствие большого числа задержек и малой живучести отдельных деталей.
В январе 1938 г. вопрос о дальнейшем производстве И-16 рассматривался на заседании межведомственной комиссии. Авиазаводу № 21 в качестве главной задачи на год была вменена борьба за облегчение полетного веса. Комиссия утвердила 38 изменений в конструкции самолета. Отныне было решено выпускать И-16 сразу в пяти модификациях: стрелковой, пушечной, ночной, бомбардировочно-стрелковой и учебно-тренировочной (УТИ), чей вес колебался от 1430 до 1712 кг. При этом пушечная и бомбардировочно-стрелковая модификации предусматривали использование самолета в качестве штурмовика.
Пушечный И-16 должен был развивать скорость 435 км/ч, набирать высоту 5000 метров за 7,5 минут и иметь потолок в 8500 метров. Однако его освоение протекало исключительно болезненно и напряженно. Причиной тому стали большое число изменений, вносимых в конструкцию уже в ходе серийного производства без предварительной увязки их в опытном производстве, недоработанность самих этих нововведений в конструкторском отношении, большой процент брака, слабая организация производства, особенно на мелких участках, дефекты технической документации и инструмента, а также трудности в изготовлении последнего и т. п. Имели место постоянные перебои в поставках моторов, шасси, лыж, дюралюминия, авиаполотна и других материалов.
Кризисное состояние производства послужило поводом для выдвижения против директоров авиазаводов и работников НКАП обвинений во вредительстве и последующих репрессий. Но это лишь способствовало дальнейшей дезорганизации производства. В итоге выпуск штурмового варианта И-16 в 1938 г. был сорван. Так, авиазавод № 21 вместо двухсот положенных по плану самолетов И-16 Тип 17 выпустил всего 27 машин.
Также не удалось добиться приемлемой прочности конструкции, необходимой для пикирования при больших углах. При перегрузках часто деформировалась и срывалась обшивка, а иногда и вовсе отлетали плоскости. Так, 16 августа 1939 г. в Пермской области летчик М. Загуляев выполнял полет на И-16. Согласно заданию, самолет достиг высоты 6000 метров, после чего перешел в пикирование. На высоте 2000 метров он потерял управление и стал беспорядочно падать. При этом у истребителя начали отваливаться крылья, детали и части фюзеляжа. Обломки, в том числе и все еще работавший мотор, рухнули на землю поблизости от деревни Козубаево в радиусе 1300 метров. Пилот погиб. Причиной аварии была объявлена недостаточная прочность конструкции самолета.
В результате мучительных конструкторских работ и переделок в 1939 г. появилась новая модификация – И-16 Тип 24, по сути, представлявшая собой истребитель-бомбардировщик. При полетном весе в 1882 кг и максимальной скорости по техническому паспорту в 470 км/ч самолет был вооружен двумя пулеметами ШКАС и двумя синхронизированными 20-мм пушками ШВАК. Также на него могли быть подвешены шесть 82-мм неуправляемых ракетных снарядов (НУРС) или две 250-кг бомбы.

4 августа 1935 г. Совет Труда и Обороны СССР постановил переделать в штурмовик неудавшийся двухместный истребитель-биплан Ди-6. Предполагалось, что машина будет развивать максимальную скорость в 400 км/ч, иметь радиус действия в 500 км и будет вооружена шестью пулеметами ШКАС и бомбами.
Авиазавод № 39 в короткий срок изготовил новую машину. И уже 31 октября – 19 ноября того же года прошли полигонные испытания штурмовика, получившего название Ди-6Ш. Он был оснащен двигателем М-25 и убирающимся шасси. Броневые листы защищали спинку и чашку сиденья летчика. Вооружение биплана, вопреки первоначальному проекту, состояло из двух синхронных пулеметов ПВ-1 и четырех пулеметов ПВ-1, установленных под нижним крылом. Под фюзеляж можно было подвесить до 80-кг бомб либо два выливных авиационных прибора ВАП-6 для разбрызгивания отравляющих веществ и горючей жидкости. Задний стрелок имел в своем распоряжении 7,6-мм пулемет ШКАС с боекомплектом на 750 выстрелов.