В 1933 году Газодинамическую лабораторию присоединили к Ракетному научно-исследовательскому институту (РНИИ).
К концу 30-х годов специалистами РНИИ были разработаны и успешно испытаны реактивные снаряды РС-82 (калибра 82 мм) и РС-132 (калибра 132 мм), предназначенные для установки на различные типы самолётов. Одновременно начались работы по применению этих снарядов с наземных установок. Идея, которой руководствовались ракетчики, была вполне понятной и логичной. Наземная установка должна быть многозарядной, поскольку точность у ракеты ниже, чем у артиллерийского снаряда. Ракеты должны базироваться на достаточно манёвренном шасси, то есть на достаточно мощном и обладающем хорошей проходимостью автомобиле. Это позволит, во-первых, неожиданно подойти к цели на необходимое расстояние, а во-вторых, быстро изменить позицию до того, как противник откроет по ней ответный огонь.
Однако от идеи до её реального воплощения в жизнь было ещё очень далеко. Артиллеристы, которым ракетчики показывали своё изобретение, мягко говоря, не воспринимали новое оружие. «Зачем это нужно? — говорили они. — Точности — никакой, кучность тоже так себе, разве что шума и грохота много». И кто знает, как бы сложилась дальнейшая судьба «катюши», если бы не Климент Ворошилов, посетивший полигонные испытания летом 1939 года. Надо отдать должное наркому обороны — несмотря на серьёзные недостатки, он сумел разглядеть перспективы ракетных установок. Ворошилов поддержал ракетчиков и приказал форсировать ход испытаний. В том же году Главное артиллерийское управление (ГАУ) распорядилось изготовить опытную партию ракетных установок, получивших название МУ-1 (механизированная установка, 1-й образец), с поперечным расположением ракетных направляющих, и МУ-2, на которой ракеты располагались продольно. Первые образцы размещались на шасси двухосного грузовика ЗиС-5, однако впоследствии конструкторы остановились на трёхосном варианте ЗиС-6, имевшем бо́льшую грузоподъёмность и лучшую проходимость. Отказались ракетчики и от варианта с поперечно установленными ракетными направляющими: при стрельбе установка сильно раскачивалась, что снижало меткость и кучность стрельбы.
К лету 1941 года была изготовлена первая опытная партия боевых установок залпового огня, получивших название БМ-13 (боевая машина 13-сантиметровых снарядов). Каждая машина имела 16 направляющих для пуска снарядов РС-132 весом 42 кг и максимальной дальностью полёта 8,5 километра. Один дивизион БМ-13, состоящий из пяти машин, всего за несколько секунд мог выпустить 80 снарядов, которые буквально перепахивали позиции противника. А если представить, что таких машин будет не пять, а десятки и сотни… В этом-то и заключалась «прелесть» «катюш». Ещё в 1863 году, сравнивая достоинства и недостатки ракетной техники и ствольной артиллерии, русский «Артиллерийский журнал» писал: «Удачное действование ракетой со станка зависит во многом от совершенно спокойного и внимательного наблюдения за всем ея полётом; но как в настоящее время такого условия выполнить невозможно, то при употреблении ракет против неприятеля, должно преимущественно действовать несколькими ракетами вдруг, беглым огнём или залпом. Таким образом, если не меткостью удара каждой отдельной ракеты, то совокупным действием большего их числа, можно достигнуть желаемой цели». Об этом же восемьдесят лет спустя говорили те, кому пришлось воевать на «катюшах». «Если привлекать артиллерийский ствольный полк, то командир полка обязательно скажет: „У меня данных этих нет, я должен пристрелять орудия“, — рассказывал командир полка ракетных установок А. Ф. Пануев. — Если он начинает пристрелку вести, а пристреливают одним орудием, беря цель в вилку, — это сигнал противнику: что сделать? Укрыться. На укрытие даётся обычно 15–20 секунд. За это время артиллерийский ствол выпустит один-два снаряда. А я дивизионом за 15–20 секунд выпущу 120 ракет, которые идут все сразу».
Символично, что боевая установка залпового огня БМ-13 была принята на вооружение Красной Армии 21 июня 1941 года, за день до нападения Германии на Советский Союз. Сразу же после начала войны РНИИ получил приказ от Государственного комитета обороны (ГКО) передать все опытные установки БМ-13 в распоряжение экспериментальной воинской части под командованием капитана И. Флёрова. В ночь на 30 июня семь БМ-13 отправились на фронт. В тот момент никто в подразделении, включая даже командира, не знал, что же за оружие они получили. И только во время пути два конструктора из РНИИ, А. Попов и Д. Шитов, рассказали солдатам и офицерам о возможностях и боевом применении ракетных установок.
14 июля 1941 года в 15 часов 15 минут батарея капитана Флёрова дала первый залп по позициям фашистов. Станция Орша была забита немецкими эшелонами с техникой, боеприпасами и горючим. 112 снарядов, в одно мгновение обрушившиеся на станцию, буквально сравняли её с землёй, а поезда и технику превратили в пепел. «Результаты отличные. Сплошное море огня», — написал в своём рапорте капитан Флёров.
Тотчас в небо поднялся немецкий самолёт-разведчик, а вскоре по той позиции, где стояли «катюши», артиллерия противника открыла ураганный огонь. Но стреляли фашисты по пустому месту — «катюши» после залпа практически мгновенно скрылись. Через полтора часа батарея произвела ещё один залп по переправе в районе реки Оршица.
«Эффект единовременного разрыва 112 мин в течение считанных секунд превзошёл все ожидания. Солдаты противника в панике бросились бежать. Попятились назад и наши солдаты, находившиеся на переднем крае, вблизи разрывов (в целях сохранения тайны никто не был предупреждён об испытаниях)», — писал командующий Западным фронтом маршал А. И. Ерёменко после того, как батарея «катюш» своим огнём остановила массированное вражеское наступление в районе деревни Ярцево. Немецкое же командование, пожалуй, впервые после нападения на СССР было серьёзно напугано, об этом говорит хотя бы беспомощный характер донесений, которые были посланы в Берлин. «Русские применили батарею с небывалым числом орудий. Снаряды фугасно-зажигательные, но необычного действия. Войска, обстрелянные русскими, свидетельствуют: огневой налёт подобен урагану. Снаряды разрываются одновременно. Потери в людях — недопустимо большие». Или: «Красная Армия получила новую автоматическую многоствольную огнемётную пушку… Выстрел производится электричеством… Во время выстрела образуется дым…».
Несколько месяцев подразделение капитана Флёрова наводило ужас на фашистов. Гитлеровцы устроили настоящую охоту на батарею «катюш», пытались уничтожить её огнём артиллерии, немецкая авиация десятки раз бомбила предполагаемые места дислокации БМ-13. Неоднократно в тыл забрасывались диверсионные группы, заданием которых было обнаружение и уничтожение «катюш», немецкое командование пообещало крупное вознаграждение и повышение по службе тем, кто захватит хотя бы одну ракетную установку.
Несколько раз батарея БМ-13 попадала в окружение, однако благодаря быстроте и манёвренности своих машин ракетчикам удавалось уйти от врага. Но в начале октября 1941 года под Смоленском сложилось совсем отчаянное положение, бойцы поняли, что на этот раз прорваться через плотное кольцо гитлеровцев не удастся. На каждой машине находился ящик со взрывчаткой и бикфордов шнур — специально для того, чтобы установка ни в коем случае не попала к врагу. Выбора у капитана Флёрова и его подчинённых не было — они подорвали свои боевые машины, а сами попытались прорваться к своим. В неравном бою большинство ракетчиков, в том числе командир первой ракетной батареи Иван Андреевич Флёров, погибли, лишь немногим удалось остаться в живых и перейти линию фронта.
Однако радость немцев была недолгой — они избавились от семи «катюш», однако им на смену пришли десятки новых установок. К октябрю 1942 года на фронте действовали уже 350 дивизионов «катюш», а к маю 45-го — более 500. Всего за годы войны в Красную Армию поступило более 10 тысяч ракетных установок, смонтированных на автомобилях и тягачах различных типов.
Немецкие конструкторы пытались создать подобные ракетные установки, но даже после того как в их распоряжении оказались несколько захваченных машин, им не удалось добиться желаемого. Скопировать саму «катюшу» было, в общем-то, несложно, однако главным секретом, который немцы так и не смогли раскрыть, была конструкция реактивного снаряда и химический состав пороха для него. Немецкие боеприпасы вели себя непредсказуемо: то взрывались в воздухе, то, не набрав нужной скорости, падали на землю, едва уйдя с направляющих. Лишь ничтожный процент снарядов достигал цели. До конца войны немцам так и не удалось создать своего аналога «катюши».
Наши же конструкторы постоянно совершенствовали и улучшали конструкцию ракетных установок. В августе 1941 года на вооружение была принята 36-зарядная установка БМ-8 на шасси ЗиС-6 для стрельбы осколочными снарядами РС-82. В первые годы войны ракетные установки монтировались не только на шасси ЗиС-6, но и на гусеничном тягаче СТЗ-5, на шасси лёгкого танка Т-40, а также на американских грузовиках «Шевроле», «Интернейшнл» и других. Чтобы унифицировать шасси и облегчить снабжение запчастями, в 1943 году на вооружение была принята ракетная установка БМ-13Н («Н» означало «нормализованный образец»), базировавшаяся на американском грузовике «Студебеккер». Эти автомобили в большом количестве поступали в СССР по ленд-лизу, а позже их выпуск из импортируемых деталей был налажен на заводе имени Сталина в Москве. «Студебеккеры» были широко распространены в Советской Армии, отличались хорошей проходимостью, скоростью и надёжностью, так что не случайно именно этот грузовик был выбран как единое шасси для ракетных установок. Весной 1944 года в войска поступила новая боевая машина БМ-31–12, предназначенная для стрельбы особо мощными снарядами М-30 калибром 300 мм. Кстати, эти машины, в отличие от БМ-13, солдаты часто называли «андрюшами».
