Наряду с положительными отзывами с фронтов завод получал и сведения о необходимых улучшениях и усовершенствованиях САУ. Так, командир 7-го мехкорпуса полковник Катков, оценивая машину, заявил: «Самоход СУ-85 в настоящее время является наиболее эффективным средством борьбы с тяжелыми танками противника. Обладая проходимостью и маневренностью, не уступающей танку Т-34, и вооруженный 85-мм пушкой, самоход показал себя в боевых действиях хорошо. Но, используя огонь и броню своих танков „Тигр“, „Пантера“ и самохода „Фердинанд“, противник навязывает современный бой на больших дистанциях — 1500 — 2000 м. В этих условиях мощь огня и лобовая защита СУ-85 уже недостаточны. Требуется усилить лобовую броню самохода и, самое существенное, вооружить его пушкой с увеличенной бронебойной силой, способной поражать тяжелые танки типа „Тигр“ с дистанции не менее 1500 м».

СУ-85

К поиску путей усиления огневой мощи СУ-85 приступили сразу после начала ее серийного выпуска. К осени 1943 года заводом № 9 было изготовлено 85-мм орудие Д-5С-85БМ с начальной скоростью 900 м/с, что давало увеличение пробиваемости брони на 20%. Размеры установочных частей нового орудия сохранились такими же, как у Д-5С, и никаких серьезных изменеий в самоходе не требовали. Поскольку ствол Д-5С-85БМ был на 1068 мм длинее, чем у Д-5С, для уравновешивания в цапфах его оттянули назад на 80 мм. Опытный образец самохода прошел в первых числах января заводские испытания и был отправлен в Гороховец на государственные, которые выдержал, но на вооружение принят не был.

Кроме того, осенью 1943 года проводились проектные работы по установке на самоход орудий большего калибра: 122-мм пушки А-19 и 152-мм гаубицы Д-15. Первая машина, получившая индекс СУ-Д25, разрабатывалась по заданию Управления самоходной артиллерии, вторая — СУ-Д15 — по инициативе Уралмашзавода. У обеих установок, по сравнению с серийной СУ-85, несколько возрастала масса, но увеличивалась бронепробиваемость на 30% и 28% соответственно. После рассмотрения этих проектов НКТП признал, что орудия калибров 122 и 152 мм могут перегрузить средний самоход и ухудшить его маневренность, поэтому изготовление опытных образцов «Уралмашу» не разрешили.

САУ СУ-85 КМ с пушкой большой мощности на испытаниях. Январь 1943 года.

СУ-85 с усиленным бронированием командирской башенки.

СУ-100 и СУ-85 на полигоне. Зима 1944 года.

СУ-100 на заводском полигоне. Лето 1944 года.

Проблему усиления огневой мощи решили за счет применения на САУ орудия с баллистикой 100-мм морской пушки Б-34. Эту разработку осуществили по инициативе главного конструктора Л.И.Горлицкого конструкторским коллективом Уралмашзавода: И.В.Куриным (главный инженер проекта), Г.Ф.Ксюниным, А.Г.Гайворонских (моторная группа), А.Д.Нехлюдовым (руководитель работ по корпусу), В.Л.Лихомановым (электрооборудование), Л.А.Цинусом, И.И.Эммануиловым, И.Ф.Вахрушевым и др. Эскизный проект машины в декабре 1943 года передали Наркомату танковой промышленности и Управлению самоходной артиллерии. На его основе 27 декабря 1943 года ГКО принял постановление № 4851 о вооружении среднего самохода 100-мм орудием. Во исполнении этого постановления НКТП приказом № 765 от 28 декабря 1943 года обязал Уралмашзавод:

«1) к 15.01.44 г. спроектировать средний самоход на базе агрегатов танка Т-34 и вооружить его 100-мм пушкой С-34 конструкции ЦАКБ;

2) к 20.02.44 г. изготовить и провести заводские испытания самохода. Орудие должно быть подано с завода № 92 к 25.01.44 г.

3) к 25.02.44 г. передать самоход на государственные испытания».

Как видим, сроки устанавливались очень жесткие. Осложняло ситуацию и то, что история с ЦАКБ повторилась с удивительной точностью. Получив чертежи орудия С-34, на «Уралмаше» убедились, что эта пушка для самохода не годится: она имела большие размеры по ширине, при наведении влево упиралась во вторую подвеску, не позволяла разместить люк водителя. Требовались серьезные изменения в серийном корпусе САУ, в том числе и его геометрической схемы, что влекло за собой изменение стендов для сварки и сборки. Необходимо было перейти на торсионную подвеску, сместить рабочее место механика-водителя и все агрегаты управления машиной на 100 мм влево, расширить верхнюю часть корпуса до габаритов гусениц, что вызвало увеличение массы САУ на 3,5 т по сравнению с СУ-85. При этом ЦАКБ снова заняло непримиримую ведомственную позицию: давая свою танковую пушку С-34 для установки на САУ, оно требовало ее использования без изменений и настаивало на приспособлении САУ к пушке. В результате «Уралмаш» вновь обратился к заводу № 9, и там создали 100-мм орудие Д-10С, которое было легче С-34 и устанавливалось в серийном корпусе без его существенных изменений и без излишнего увеличения массы машины.

В феврале 1944 года первый опытный образец прошел заводские испытания, состоявшие из 30 выстрелов и 150 км пробега. 3 марта самоход отправили на АНИ-ОП в Гороховец для прохождения государственных испытаний с 9 по 27 марта. За это время было произведено 1040 выстрелов и пройдено 864 км пути. В своем заключении комиссия отметила, что машина испытания выдержала и может быть принята на вооружение Красной Армии после внесения некоторых улучшений. 14 апреля по заводу было дано распоряжение о немедленной подготовке к серийному производству артсамохода СУ-100.

Однако ЦАКБ снова, используя авторитет своих руководителей, потребовало формального выполнения постановления ГКО, то есть изготовления опытной САУ с пушкой С-34. Вновь потянулись переговоры и переписка. В итоге было принято решение о частичной переделке пушки С-34, предназначавшейся изначально для вооружения тяжелого танка ИС-2. Переделка, заключавшаяся в уменьшении ширины люльки на 160 мм, изготовлении новых вставных цапф, удалении прилива под спаренный пулемет, изготовлении новой рамки, поворотного механизма, походного крепления и установки прицела, выполнялась на заводе № 9. Самоход с орудием С-34 получил индекс СУ-100-2. Одновременно с ним был изготовлен второй опытный образец самохода СУ-100, который стал головным для машин серийного производства и включал в себя все улучшения, рекомендованные госкомиссией. Его испытания проходили на АНИ-ОПе с 24 по 28 июня 1944 года. После проведения стрельбы (923 выстрела) и пробега на 250 км государственная комиссия под председательством полковника Рупышева признала, что «тактико-технические показатели СУ-100 обеспечивают успешное поражение современных бронетанковых средств противника на дистанциях 1500 м для танков „Тигр“ и „Пантера“ вне зависимости от точки попадания снаряда, а для артсамохода „Фердинанд“ — только при попадании в бортовую броню, но с дистанции 2000 м».