В истории отечественного оружия есть образцы, чья судьба сложилась нестандартно: они не стали легендами в своём первоначальном качестве, но породили целое семейство вооружений, определившее облик советской авиации на десятилетие вперёд. К таким образцам относится первый советский крупнокалиберный авиационный пулемёт Шпитального-Владимирова — ШВАК. Его появление и последующая трансформация в авиационную пушку стали возможны благодаря уникальному стечению обстоятельств: инженерному таланту, жёстким срокам и нестандартному подходу к проектированию, который сегодня назвали бы «бикалиберностью»
Начало 1930-х годов. Авиация развивается стремительно: растут скорости, появляется бронирование кабин и двигателей. Старый винтовочный патрон 7,62×54 мм R, применявшийся в авиационных пулемётах, перестаёт отвечать требованиям времени. Для поражения новых целей требовалось оружие с большей мощью и пробивной способностью. Советское руководство, осознавая эту тенденцию, 9 февраля 1931 года поставило задачу создать мощный авиационный пулемёт крупного калибра.
Конструктор Семён Владимирович Владимиров, работая над заданием, пошёл по пути, казавшемуся наиболее очевидным: он взял за основу уже существующий авиационный пулемёт ШКАС калибра 7,62 мм и увеличил его под новый, более мощный патрон. Темпы работы того времени поражают: уже 28 мая 1932 года, спустя пятнадцать месяцев, опытный образец был предъявлен военным. К 1934 году пулемёт под индексом ШВАК (Шпитального-Владимирова Авиационный Крупнокалиберный) запустили в серийное производство.
Конструкция пулемёта имела ряд особенностей. Длина составляла 1726 мм, масса — 40 кг, что для самолёта было приемлемо. Автоматика работала на принципе отвода пороховых газов, причём газоотводный узел Владимиров разместил снизу ствола — в отличие от верхнего расположения у ШКАС. Это решение диктовалось соображениями компоновки на самолёте и балансировки оружия. Скорострельность достигала 800 выстрелов в минуту.
Наиболее сложным и неоднозначным элементом системы стал патрон. От ШКАСа пулемёт унаследовал сложный механизм подачи: патроны из ленты извлекались винтовым механизмом, требовавшим наличия на гильзе выступающей закраины — ранта. Так появился патрон 12,7×108 мм R. Парадокс заключался в том, что в пехоте уже использовался патрон 12,7×108 мм без ранта. Возникала ситуация, при которой два типа боеприпасов одного калибра оказывались невзаимозаменяемыми — серьёзная проблема для военной логистики. Однако в 1930-х годах унификация боеприпасов ещё не рассматривалась как критический фактор.
В 1935 году, когда пулемёт только начал поступать в войска (выпустили всего 92 экземпляра), выяснилось неожиданное. Конструкция оказалась настолько прочной, что механизмы имели значительный запас прочности, позволявший выдерживать нагрузки, существенно превышавшие те, что создавал 12,7-мм патрон. Группа инженеров — Гнатенко, Иванов, Маханев — предложила радикальное решение: заменить ствол на 20-миллиметровый. Механизмы оставались без изменений. Пулемёт превратился в пушку.
В 1935 году изготовили семь опытных экземпляров 20-мм пушки, а в 1936 году запустили массовое производство — триста штук. Так родилась легендарная авиационная пушка ШВАК калибра 20 мм, ставшая основным вооружением советских истребителей Як, ЛаГГ и штурмовиков Ил-2. Советский Союз получил первое в мире серийное бикалиберное оружие. Позже аналогичные решения появились в Германии (13/20 мм MG-131/135) и США, но пальма первенства осталась за тульскими оружейниками.
Несмотря на очевидный успех, карьера именно пулемётной версии ШВАК оказалась недолгой. Патрон с рантом был сложен в производстве. В 1938 году на вооружение приняли пулемёт Березина УБ, использовавший стандартный «пехотный» патрон 12,7×108 мм. Унификация боеприпасов в преддверии большой войны оказалась важнее любых других преимуществ. Кроме того, ШВАК отличался сложностью обслуживания: большинство задержек в стрельбе требовало разборки, что в полевых условиях или в воздухе было практически невыполнимо. Производство пулемётов ШВАК свернули в 1938–1939 годах.
Выпущенные ранее пулемёты успели повоевать. Лётчик 171-го Тульского полка Н. И. Филиппов, на счету которого числилось девять сбитых самолётов противника, в своих воспоминаниях отмечал, что в начале войны советские истребители уступали немецким в скорости, однако за счёт манёвренности и скорострельности ШВАКов удавалось вести бой на равных. По его словам, пулемёты ШВАК при надёжности, сравнимой со ШКАС, обладали более мощным патроном, и именно из них он сбил большинство своих противников.
Сравнение с зарубежными аналогами того времени подтверждает высокий уровень советской разработки. Итальянский пулемёт Breda-SAFAT образца 1935 года под патрон 12,7×81 мм SR имел дульную энергию порядка 7900 Дж. У ШВАК этот показатель составлял около 17800 Дж. Немецкий MG-131 под патрон 13×64 мм появился позднее и также уступал советскому образцу по энергетике. Единственным реальным конкурентом можно считать американский Browning M2 AN, разработанный примерно в те же годы.
История ШВАК показательна не столько боевыми успехами, сколько инженерным подходом. За пятнадцать месяцев удалось создать систему, которая, пусть и с недостатками, но работала. Её конструктивный запас прочности позволил пойти на нестандартный шаг — превратить пулемёт в пушку простой заменой ствола. Это решение дало жизнь целому семейству авиационного вооружения и доказало, что даже компромиссные, на первый взгляд, конструкции могут содержать в себе потенциал, раскрывающийся в самых неожиданных направлениях.