К началу 1941 г. на серийное производство была поставлена броня следующих толщин: гомогенная – 4,4,5, 5, 6 и 6,5 мм, цементованная – 8, 8,5, 12, 13,5 и 15 мм. Соответственно, все истребители современного типа (МиГ-3, Як-1, ЛаГГ-3) имели бронеспинку летчика из цементованной брони толщиной 8,5 мм. Увеличить площадь бронирования и угловую защищенность возможности не представлялось, так как рост веса приводил к снижению летных данных – запасов по мощности моторов не было.

Ближний бомбардировщик Су-2 получил бронеспинку летчика толщиной 8,5 мм и броневые плиты 8,5 и 4 мм, которые прикрывали летчика и штурмана со стороны задней полусферы в непростреливаемой пулеметом штурмана зоне.

Отсек фюзеляжа с броневой кабиной штурмовика Су-6 М-71 после испытаний обстрелом в НИИ-48, февраль 1941 г.

На фронтовом пикирующем бомбардировщике Пе-2 система бронезащиты была более мощная. Летчик имел 13,5-мм бронеспинку, 4,5-мм бронесиденье и 8,5-мм бронезаголовник. Штурман со стороны задней полусферы защищался вертикальной бронеплитой толщиной 8 мм и имел 13,5-мм подлокотник. Стрелок-радист прикрывался снизу 4,5-мм бронеплитой в районе люковой пулеметной установки и со стороны задней полусферы сверху и сзади верхними и нижней вертикальной бронеплитами толщиной по 8,5 мм.

На дальнем бомбардировщике ДБ-Зф имелись: бронеспинка летчика толщиной 8,5 мм, бронеплиты толщиной 5 мм над головой летчика поверх фонаря кабины, шесть бронеплит по 5 мм каждая, прикрывающие стрелка со стороны задней полусферы, снизу и с боков.

На четырехмоторном Пе-8 устанавливались две 8-мм бронеспинки первого и второго пилота и четыре 12-мм бронеплиты, две из которых защищали подшассийных стрелков со стороны задней полусферы сверху и две – переднего стрелка сзади сверху. Остальные члены экипажа бронезащиты не имели.

Наиболее совершенную схему бронирования среди бомбардировщиков к началу войны имел опытный самолет «103» (будущий Ту-2). Летчик защищался со стороны задней полусферы бронеспинкой и вертикальной бронеплитой толщиной по 15 мм, штурман – вертикальными бронеплитами толщиной 8 и 15 мм, верхний стрелок – бронеплитами толщиной 12 и 15 мм, нижний стрелок – тремя бронеплитами толщиной 6,12 и 15 мм.

В 1936 г. в НИИ пластмасс Наркомата химической промышленности СССР был синтезирован отечественный плексиглас (органическое стекло). На основе этого материала было разработано прозрачное бронестекло, состоящее из внешнего слоя толщиной 30-35 мм, набранного из отдельных плиток (таблеток) закаленного силикатного стекла (сталинита) небольших размеров (до 100x150 мм), приклеенных к толстой «подушке» из оргстекла толщиной 30 мм. Таблетирование внешнего слоя бронестекла обеспечивало необходимую локализацию повреждений. Во всяком случае, так в то время считали.

21 мая 1939 г. нарком химической промышленности М.Ф. Денисов доложил наркому обороны маршалу К.Е. Ворошилову о завершении на заводе К-4 (г. Ленинград) разработки и испытаний совместно с НИИ ВВС прозрачной авиационной брони «для защиты летчика от пулеметного огня противника». Денисов обращал внимание наркома на следующее обстоятельство: «Прозрачная броня получена впервые в СССР. О существовании прозрачной брони заграницей у нас сведений нет».

Эта броня представляла собой «комбинацию из слоя органического стекла (подушка) и наклеенного на нее силикатного стекла «сталинит» в виде отдельных таблеток». Удельный вес полученного стекла достигал 1846-1850 кг/м3 .

Изготовленные на заводе К-4 «образцы и опытные детали брони прошли вполне удовлетворительно полигонные и летные испытания в НИИ ВВС». К этому времени для самолета И-16 отработали пять различных вариантов козырьков с плоскими боковыми гранями и прозрачной броней в лобовой части толщиной 62-64 мм.

Бронестекло показало весьма неплохую пулестойкость. Так, при стрельбе из винтовки калибра 7,62 мм образца 1891/30 г. бронебойной пулей Б-30 тыльная прочность опытных образцов прозрачной брони толщиной 60-65 мм сохранялась на дистанции 400 м под углом встречи 0°, на дистанции 200 м – 30° и выше, а на дистанции 100 м – 45° и более.

2-мм стальной экран, защищающий обшивку фюзеляжа Су-6 от осколков и свинцовых брызг.

Результат действия осколков на незащищенную обшивку фюзеляжа самолета Су-6 (слева – правый борт, справа – левый борт).

С целью отладки технологии производства и уточнения эксплуатационных качеств авиационной прозрачной брони Денисов предлагал организовать выпуск деталей бронекозырьков серийных самолетов, для чего подготовить специальное постановление Комитета обороны при СНК СССР. Ознакомившись с докладом М.Ф. Денисова и приложенным к нему проектом постановления «По вопросу производства комбинированной прозрачной брони для авиации», маршал К.Е. Ворошилов 20 июля 1939 г. обратился к председателю СНК СССР В.М. Молотову с просьбой «рассмотреть предложение тов. Денисова на ближайшем заседании КО».

Пока шло рассмотрение этого вопроса и подготовка необходимых решений по нему, в НИИ ВВС провели дополнительные испытания прозрачной авиаброни и изготовленного из нее козырька, установленного на И-16. Основной вывод сводился к тому, что вес бронекозырька (10,8 кг) излишне большой для самолетов-истребителей, а пулестойкость прозрачной брони все же недостаточна для обеспечения надежной защиты летчика от огня стрелков современных бомбардировщиков. В то же время бронеспинка летчика себя оправдывала. При этом вес металлической и прозрачной брони (бронеспинка, бронекозырек), по мнению летчиков, не должен был превышать 48-50 кг. В противном случае отрицательное влияние бронирования на маневренность И-16 становилось уже заметным.

Учитывая результаты этих испытаний, К.Е. Ворошилов 27 сентября официально довел до сведения первого заместителя СНК СССР Н.А. Вознесенского, что «запуск в массовое серийное производство прозрачной брони НКО считает преждевременным». Требовалось продолжить работу по снижению веса прозрачной брони, по отработке новых конструкций бронекозырьков повышенной пулестойкости и изысканию возможности использования прозрачной брони на самолетах штурмовой авиации.

В течение следующего года были изучены и рекомендованы к внедрению в серийное производство несколько конструкций прозрачных бронекозырьков для бронированного штурмовика Ил-2 и истребителей МиГ-3, Як-1 и ЛаГГ-3. В итоге остановились на бронестекле типа К-4 толщиной 64 мм. Детали из такого стекла обеспечивали требуемую защиту от бронебойных пуль нормального калибра и вполне приемлемый вес. Например,комплект прозрачной брони для ЛаГГ-3 весил 9 кг, а для Як-1 – 6 кг.

Конструкции бронекозырьков истребителей и Ил-2 отличались. Внешний слой бронестекла для Ил-2 выполнялся из отдельных таблеток (100x150 мм) для лучшей локализации повреждений, а бронестекла истребителей для лучшей видимости – из одной таблетки по размерам лобовой части фонаря кабины летчика.

Как следует из материалов полигонных испытаний в июне 1941 г., на обстрел пулями нормального калибра типа Б-30, серийное прозрачное бронестекло производства завода К-4 толщиной 64 мм обеспечивало полную тыльную прочность при обстреле с дистанции 100 м при углах встречи 40° и выше. Так, лобовые бронестекла фонаря кабины пилота Ил-2 выдерживали три попадания бронебойной пули Б-30 под углом встречи 40°. При каждом попадании разрушалась одна таблетка, но сквозного пробития не было. При попадании одной пули в прозрачный бронезаголовник толщиной 55 мм под углом встречи 0° разрушились две таблетки, но тыльная прочность комплекта брони сохранилась полностью.