Комиссии пришлось в очередной раз отправить автоматы на доработку. Лидерами этого тура стали автоматы Дементьева и Булкина. К автомату Калашникова было намного больше замечаний, однако по результатам испытаний он давал меньше задержек при стрельбе по сравнению с автоматами Булкина и Дементьева. Каким-то чудом М. Калашникову все-таки удалось удержаться в составе участников конкурса, и теперь ему предстояла серьезная работа над ошибками.

Наиболее важным отличием автоматов Булкина и Дементьева от оружия Калашникова стало удачное решение затвора с поворотом при запирании, созданного в едином узле с более тяжелой (по отношению к затвору) продольно скользящей затворной рамой (совмещенной со штоком газового поршня), выполнявшей роль ведущего звена автоматики. Подобное утяжеление рамы за счет включения газового поршня в ее массу привело к росту запаса кинетической энергии ведущего звена автоматики, принимавшего на себя практически все динамические нагрузки, что позволило практически полностью исключить задержки при стрельбе из-за загрязнения оружия. Подобная конструкция затворной рамы положительно сказалась на надежности работы подвижных деталей автоматики у конкурентов Калашникова и стала одной из предпосылок для их рывка вперед.

Перед М.Т. Калашниковым особенно остро встал вопрос о качественном совершенствовании своего автомата. Сам Михаил Тимофеевич вспоминал об этом так: «…У нас с Сашей Зайцевым втайне от руководства созрел дерзкий замысел: маскируясь доработками, сделать капитальную перекомпоновку всего автомата… Беспокоило одно: сумеем ли уложиться в срок, отведенный для доработки одного образца?» И здесь хотелось бы привести несколько пространную цитату из воспоминаний одного из офицеров НИПСВО майора А.А. Малимона, которая позволит ближе всего подойти к существу этого вопроса:

«В первоначальной редакции заключения технического отчета полигона, составленного У.И. Пчелинцевым, система Калашникова, имеющая наиболее рациональную схему узла запирания, на дальнейшую доработку не рекомендуется. Для такого заключения, если исходить только из результатов испытаний, были формальные основания по любой из испытанных систем, за исключением только образца Дементьева, показавшего несколько лучшие результаты и имеющего к тому же при большей длине ствола и заметно меньший вес (примерно на 300 г) по сравнению со своими ближайшими соперниками… Система Дементьева уступала образцам Калашникова и Булкина. Требовался другой подход к выбору лучшего образца, учитывающий не только результаты испытаний, но и реальные возможности доработки, определяющие серьезную дальнейшую перспективу выбранной конструкции. На заключительном этапе конкурса по системе Калашникова были проведены дополнительные исследования, которые возглавил новый руководитель подразделения испытаний индивидуального оружия майор В.Ф. Лютый… Просьба автора системы о дополнительном анализе результатов и инициатива испытателя о проведении дополнительных исследований встретила поддержку и одобрение со стороны председателя комиссии Н.С. Охотникова».

Подобное благожелательное отношение к М.Т. Калашникову со стороны его бывших сослуживцев не пропало втуне. Дополнительный сравнительный анализ конструкции автомата Калашникова с оружием его конкурентов, наряду с изучением возможностей устранения выявленных недостатков, показал преимущества АК, который, наряду с автоматами Булкина и Дементьева, был отнесен к числу лучших образцов. В результате в заключении конкурсной комиссии было сказано:

«1. Все представленные на испытания автоматы не удовлетворяют ТТТ ГАУ, и ни один из них не может быть рекомендован на изготовление серии.

2. Автоматы Калашникова (со штампованной ствольной коробкой), Дементьева и Булкина, как наиболее полно удовлетворившие ТТТ, рекомендовать для доработки».

Конструкторы должны были доработать свое оружие в плане приведения кучности боя и практической скорострельности в соответствии с нормами ТТТ, добиться снижения массо-габаритных характеристик автоматов, повысить надежность работы и улучшить живучесть. Калашникову было рекомендовано переконструировать ствольную коробку и ударно-спусковой механизм: осуществить крепление приклада непосредственно к ствольной коробке с одновременным изъятием металлического затылка приклада; ввести съемное цевье. Дементьеву предлагалось доработать конструкцию затвора, повысив его износоустойчивость; добиться надежной работы автоматики в затрудненных условиях работы; увеличить эффективность действия дульного тормоза. От Булкина требовали улучшить надежность работы подвижной системы автоматики; переконструировать кожух с одновременным уменьшением его длины; внести изменения в конструкцию отражателя.

По возвращении на завод было проведено совещание по вопросам доработки опытного образца автомата Калашникова. Для того чтобы учесть все рекомендации, требовалась коренная переделка всего проекта автомата. Александр Алексеевич Зайцев, лучший друг М. Калашникова, а также один из ведущих конструкторов в группе по разработке АК, предложил радикальное решение проблему: «..при обсуждении результатов испытаний автоматов Калашникова и его потенциальных противников мною была предложена коренная переработка образца. Михаил Тимофеевич сначала колебался и склонен был остаться на схеме первого тура, т. к. времени для повторных испытаний было очень мало. Но мне удалось убедить его в коренной переработке. При этом особое значение придавалось надежности работы автоматики, технологичности, улучшенных эксплуатационных качеств и внешнего вида. Работы было много, но работали вдохновенно, с душой, все кто мог, нам помогали во всем».

Конструкторский коллектив отдела Главного конструктора Ковровского завода № 2 совместно с М.Т. Калашниковым быстро принялся за дело. Усовершенствованный автомат Калашникова, которому был присвоен индекс АК-47, был полностью переконструирован. Были взяты все лучшие идеи конкурентов, было предложено переделать затворную раму, выполнив ее единым агрегатом вместе со штоком газового поршня, отработал чертежи ствольной коробки, спускового механизма и приклада, В.П. Пискунов трудился над чертежами ствольной группы.

Автомат АК-47 состоял из следующих основных деталей и механизмов: ствол со ствольной коробкой; прицельные приспособления; затвора; затворная рама со штоком и поршнем; возвратный механизм; ударно-спусковой механизм; крышка ствольной коробки; газовая трубка со ствольной накладкой; цевье; приклад; пистолетная рукоятка и магазин. К автомату придавались шомпол и принадлежность для чистки и смазки оружия.

Опытный автомат АК, 1947 г. Доработанный автомат Калашникова, уже больше похожий на оружие, знакомое сегодня многим, был представлен на испытания в 1947 году. Следует отметить, что и он провалил стрельбы, показав хорошие характеристики надежности, но плохую кучность огня. Тем не менее, этот автомат по своим характеристикам превзошел конкурентов, и военные выбрали АК, решив уже в процессе эксплуатации дорабатывать его тактико-технические характеристики

В новом варианте автомата Калашникова АК-47 автоматика оружия так же как и в предыдущих, работала по принципу использования энергии части пороховых газов, отводимых из канала ствола и воздействующих на газовый поршень затворной рамы, расположенной сверху. Шток соединялся с газовым поршнем резьбой и дополнительно фиксировался штифтом. Шток имел четыре продольных выема, что уменьшило его массу. Поршень имел обтюратор с кольцевыми выточками для уменьшения прорыва пороховых газов между поршнем и стенками цилиндра газовой каморы. Кроме того, на переднем торце поршня была образована острая кромка, которая при движении затворной рамы соскабливала нагар со стенок цилиндра газовой камеры. Конструкция соединения поршня с рамой обеспечивала сто качание относительно рамы, что позволило избежать утыкания поршня в патрубок газовой камеры при подходе затворной рамы в переднее положение. Новая затворная рама имела два продольных цилиндрических канала для размещения: верхний – возвратного механизма, нижний – хвостовика затвора. Затворная рама АК-47 в отличие от ЛК-46 N2 перемещалась по отгибам и направляющим выступам заново переделанной ствольной коробки, для чего по бокам рамы имелись пазы, которыми направлялось ее движение. Выступ с правой стороны рамы обеспечивал выключение автоспуска. В нижней части рамы имелся фигурный паз, стенки которого обеспечивали поворот затвора при запирании и отпирании.