В России первый шаг к унификации артиллерийских орудий и боеприпасов к ним был сделан в середине XVI в., когда при изготовлении их стали использоваться определенные шаблоны ("кружала").
Сохранился интересный перечень пушек и пищалей, находившихся при армии Ивана Грозного во время его похода в Ливонию в 1577 г. В этой кампании русский стенобитенный и полковой "наряд" насчитывал 21 пушку и 36 пищалей, в том числе знаменитые чоховские "Инрог" (отлитая в этом же 1577 г., по-видимому, специально для Ливонского похода), "Аспид" и "Лисица". В разрядной записи не только названы все пушки и мортиры, но и сообщены их основные характеристики (вес ядра). Благодаря этому можно установить, что для некоторых типов орудий – "верхних пушек Якобовых", "полуторных" и "скорострельных" использовались единообразные по весу снаряды. Приведем весь список целиком:
"Да в тот же поход пометил государь наряду: пищаль "Орел" – ядро потретья пуда (2,5 пуда – В.В.) и пищаль "Инрог" – ядро семьдесят гривенок (28,6 кг.), пищаль "Медведь" – ядро пуд, пищаль "Волк" – ядро пуд, пищаль "Соловей московской" - ядро пуд, пищаль "Аспид" – ядро 30 гривенок (12,3 кг), две пищали "Девки" – ядро по 20 гривенок (8,2 кг.), две пищали "Чеглик" да "Ястробец" – ядро по 15 гривенок (6,1 кг), две пищали "Кобец" да "Дермблик" ядро по 12 гривенок (4,9 кг.), две пищали "Собака" да "Лисица" - ядро по 10 гривенок (4 кг.), деветнадцеть пищалей полуторных – ядро по 6 гривенок (2,4 кг.), две пищали скорострелных с медеными ядры по гривенке (409 г.), пушка "Павлин" – ядро 13 пуд, пушка "Кольчатая" – ядро 7 пуд, пушка "Ушатая", которая цела, ядро 6 пуд, пушка "Кольчатая" новая – ядро 6 пуд, пушка "Кольчатая" старая – ядро 6 пуд, пушка "кольчатая" другая старая – ядро 6 пуд, четыре пушки верхних "Якобовых" – ядро по 6 пуд, пушка "Вильянская" ядро 4 пуда, восмь пушок "Олександровских" – ядро по пуду с четь".
Для обслуживания этого великого "наряда" помимо артиллеристов (пушкарей и пищальников) было выделено 8600 пеших и 4124 конных посошных людей (всего 12724 человека). В годы Смоленской войны 1632-1634 г. для доставки одной пищали "Инрог" понадобилось 64 подводы, еще 10 подвод требовалось под "стан с колесы" этой великой пушки.
Неудивительно, что поход 1577 г. стал одним из самых удачных русских походов, когда были захвачены почти все города и замки Ливонии, кроме Риги и Ревеля.
В середине XVI в. русские мастера создали первые образцы артиллерийских систем залпового огня - многоствольные орудия, известные по документам того времени под названием "сорок" и "органов". Первые "сороки" появились в первой половине XVI вв. – о существовании в московской армии таких орудий сообщается в литовском документе 1534 г. В русских источниках "сороковой" порох упоминается, начиная с 1555 г. Среди пушек Ермака в его знаменитом походе в Сибирь было одно такое орудие, имевшее семь стволов, калибром 18 мм (0,7 д). Стволы были соединены общим железным желобком, в который засыпался порох для воспламенения зарядов и производства одновременных выстрелов. Перевозили "сороку" Ермака на двухколесном небольшом стане. Из описания не дошедших до нас "сорок" видно, что характеристики их сильно разнились. На них устанавливалось от трех до десяти стволов, столько, сколько хотел мастер. Другой образец многоствольного оружия - "орган" - изготовляли, закрепляя на вращающемся барабане 4-6 рядов мортирок, калибром ок. 61 мм, по 4-5, а иногда и по 13 стволов в каждом ряду. По-видимому, орудием залпового огня была не дошедшая до наших дней "Стоствольная пушка", изготовленная в 1588 г. Андреем Чоховым. Описание "Стоствольной пушки" сделал участник польской интервенции в Московском государстве начала XVII в. С. Маскевич. Он видел ее "против ворот, ведущих к живому (устроенному на плавучих опорах. – В.В.) мосту" через Москва-реку. Пушка поразила автора, и он подробно описал ее, выделив из "бесчисленного множества" орудий, стоявших "на башнях, на стенах, при воротах и на земле" по всей протяженности Китай-города: "Там, между прочим, я видел одно орудие, которое заряжается сотнею пуль и столько же дает выстрелов; оно так высоко, что мне будет по плечо, а пули его с гусиные яйца". А.П. Лебедянская обнаружила упоминание об осмотре пушки в 1640 г. московскими пушкарями, отметившими наличие у орудия серьезных повреждений. С середины XVI в. техника изготовления артиллерийских орудий несколько меняется. В Москве начинают лить первые чугунные орудия, некоторые из которых достигали огромных размеров. Так, в 1554 г. была изготовлена чугунная пушка калибром ок. 66 см (26 дюймов) и весом 19,6 т. (1200 пудов), а в 1555 г. – другая, калибром ок. 60,96 см (24 дюймов) и весом в 18 т. (1020 пудов).Русскую артиллерию того времени высоко оценивали многие современники, одним из самых примечательных стал отзыв Д. Флетчера: "Полагают, что ни один из христианских государей не имеет такого хорошего запаса военных снарядов, как русский царь, тому отчасти может служить подтверждением Оружейная Палата в Москве, где стоят в огромном количестве всякого рода пушки, все литые из меди и весьма красивые". Эрик Пальмквист, посетивший Россию в 1674 г., был удивлен хорошим состоянием русской артиллерии, в особенности наличием больших орудий, аналогов которым не было в Швеции.
Наличие собственных квалифицированных мастеров, способных изготовлять орудия разных типов и калибров, а также действия ряда пограничных государств (Литвы, Ливонии), стремившихся ограничить проникновение на Русь европейской военной технологии, вынуждали московское правительство рассчитывать на свои силы при создании новых образцов артиллерийского вооружения. Однако, вывод А.В. Муравьева и А.М. Сахарова о том, что с 1505 г. "в Москву уже не приезжали иностранные мастера пушечного дела", звучит слишком категорично. Известно, что в 1550-1560-х гг. в русской столице работал иноземный мастер Кашпир Ганусов - учитель Андрея Чохова. В годы русско-шведской войны 1554-1556 гг. и Ливонской войны в русскую службу зачисляли всех выказавших такое желание артиллеристов и мастеров из числа пленных шведов и немцев. Наконец, в 1630 г., накануне Смоленской войны 1632-1634 гг., шведский король Густав II Адольф направил в Москву голландского пушечного мастера Юлиса Коета с другими специалистами, знавшими секрет отливки легких полевых орудий – принципиально нового типа артиллерийского вооружения, благодаря которому шведы одержали множество громких побед. Другой посланец Густава II Адольфа Андреас Винниус (Елисей Ульянов) начал строить тульские и каширские оружейные заводы.
В середине XVII в. в 100 городах и 4 монастырях, находившихся в ведении Пушкарскарского приказа находилось на вооружении 2637 орудий. 2/3 из них были бронзовые, остальные – железные. В случае необходимости использовались и "урывки" - пушки и пищали, стволы которых получили повреждения (разорвались при стрельбе), но из которых еще можно было вести огонь по неприятелю. Из общего числа орудий в 2637 единиц, лишь 62 негодились для боя.
Важным техническим новшеством явилось употребление калибровочно-измерительных циркулей - "кружал", нашедших широкое применение при литье пушек и ядер. Эти приспособления впервые упомянуты в грамоте направленной в Новгород 27 ноября 1555 г., вероятно, применялись и раньше. С помощью кружал проверяли диаметры стволов и ядер, предназначенных для того или иного вида пушки с тем, чтобы зазор между ядром и каналом ствола обеспечивал скорость заряжания и надлежащую силу выстрела. C этой же целью для обмотки ядер использовали холст, картон и лен, другие уплотнительные материалы, а готовые ядра хранили в специальных "коробах" - прообразе будущих зарядных ящиков. Об использовании в артиллерийском деле подобного рода подручных материалов свидетельствуют дошедшие до нас документы. Так, во время русско-шведской войны 1554-1557 гг., накануне Выборгского похода в Новгород прислали московских пушкарей, которые должны были научить новгородских кузнецов делать "огнестрельные ядра", возможно, прообраз будущих зажигательных снарядов. Для изготовления их требовалось: "десять холстов, да триста листов бумаги добрые болшие, которая толста, да двадцать два пятька лну мягкого малого, да восмь ужищ лняных, по двадцати сажен ужищо, каковы выберут пушкари, да восмь коробок на ядра и на мешки, да осмеры возжи лычные, да двадцать гривенок свинцу, да восмь овчин". По-видимому, снаряды изготовляли, заворачивая железные ядра в несколько слоев плотной бумаги и ткани, возможно пропитанных горючим составом (смолой и серой), оплетая затем прочными льняными "ужищами".
Несмотря на появление в середине XVI в. колесных лафетов, в XVI и XVII вв. к месту сражения "великие пушки" и мортиры, их "волоки" и "станы с колесы" доставлялись на подводах либо на речных судах. Так, ранней весной 1552 г. перед началом подготовки Казанского похода в Свияжск из Нижнего Новгорода вниз по Волге осадная артиллерия русской армии была доставлена на стругах. Во время зимнего Полоцкого похода 1563 г. большие стенобитные пушки, по словам очевидца, везли волоком, по-видимому, на санях. "Первое стенобитное орудие тащили 1040 крестьян. Второе - 1000 крестьян. Третье – 900 крестьян. Последнее – 800 крестьян". Как правило, пушечные лафеты изготовляли в Москве. В источниках только один раз упоминается об изготовлении 8 "станов" под орудия в Белгороде.
Первый пороховой завод ("зелейная мельница") был построен в Москве в 1494 г., однако на протяжении многих десятилетий изготовление пороха являлось обязанностью тяглого населения. Сохранилось официальное распоряжение властей, согласно которому в 1545 г. перед очередным походом на Казань, новгородцы должны были изготовить для предстоящей войны и внести в казну по пуду пороха с 20 дворов, "со всех дворов чей двор ни буди". В результате собрали необходимые 232 пуда пороха и около трехсот рублей деньгами с тех, кто предпочел откупиться от этой повинности.