1944年4月，苏联红军终于夺取战争主动权，“约瑟夫·斯大林”系列重型坦克证明了自身对抗纳粹德军装甲部队的有效性。
此时，100号工厂设计局提出了一项超越现役自行火炮概念的项目。“斯大林”重型坦克的设计师约瑟夫·科京决定将最新的坦克底盘与一种原本应该安装在铁路列车或军舰炮塔上的火炮系统相结合。这一项目采用了BL-8型152mm火炮，它是BR-2型1939火炮的改进型。最终成果就是ISU-152-1项目，后改名为ISU-152BM。“BM”是“大威力”的首字母缩写，表明其性能参数实现了质的飞跃，达到了此前量产型自行火炮无法企及的高度。
从外观上看，这辆自行火炮车体部分与普通的ISU-152没有多少区别，但火炮身管更长。从内部结构和作战方式来说，它已经不是单纯的坦克歼击车，而是一头伪装的远程猛兽。ISU-152配备的ML-20S榴弹炮，发射穿甲弹时炮口初速为600米/秒，而BR-2发射穿甲弹时炮口初速则达到了850米/秒。
一枚重达48.8千克的穿甲弹，炮口动能约1700～1800万焦耳——几乎是ML-20S的两倍。这250米/秒的炮口初速差距意味着，在1000米射程之内，ISU-152BM的穿甲弹能够击穿当时已知的任何纳粹德国坦克的正面装甲，其穿甲性能并非来自沉重的弹丸，而是来自惊人的动能。
据计算，BL-8发射的穿甲弹在1000米距离上，可以击穿160～180mm厚的垂直装甲，击穿120～140mm厚的60°倾斜装甲。在有利条件下能够有效击穿纳粹德国“虎王”重型坦克的正面装甲，并保证在任意距离上击毁“黑豹”中型坦克。此外，曲射射程可达18.5千米，这样的表现在1944年，相当于军级火炮的射程，却被压缩到一辆重型自行榴弹炮的车体内。
从弹道学角度来看，BL-8的反坦克性能接近纳粹德国Pak 43型88mm反坦克炮，弹丸重量几乎是后者的五倍，这种性能在当时是独一无二的。
这种强大火力的代价是自行火炮的经典难题：尺寸、重量和生存能力。身管长度约7米（47倍径），近5米长的身管超出车体前部，让这辆自行榴弹炮看起来像是带了一支中世纪的长矛，并让车辆重心前移300～400mm，导致前部负重轮超载。在复杂地形上行驶、越过沟渠、下陡坡时，炮口不可避免地接触地面。
当火炮仰角小于5°时，炮口就有触地的风险，这意味着车组必须在行进过程中不断保持火炮的稳定。与其说ISU-152BM驾驶员需要的是反应速度，不如说是地形感知能力，稍有失误就会导致火炮受损。同时，BL-8 -3°～ 17°的俯仰角范围，使ISU-152BM在复杂地形上开火成为一个危险的冒险。
但这还不是致命缺陷。1944年7月，在列宁格勒炮兵试验场进行的实弹测试，暴露了这门超大型火炮的主要问题：使用寿命。最高膛压达到3000千克/平方厘米，预计使用寿命仅为100～150发，而ML-20S的使用寿命则超过1000发。BL-8火炮不仅身管寿命过短，炮口制退器性能也不可靠。
战斗室的设计也极其糟糕，简直是人机工程学上的噩梦。这主要是因为尽可能控制战斗全重，为此只能缩小战斗室的尺寸。五人炮组要在这个狭小的空间内完成152mm火炮的操作和装填。开火时，火炮后坐力高达7、80吨，后坐行程可达一米，给车体前部和炮架带来了极大的压力。
炮弹重达90～100千克，实战射速仅为1～1.5发/分钟。21发炮弹分别储存在战斗室内壁两侧和底部，这让战斗室更像是一座弹药库。装填手必须像杂技演员一样操作。虽然炮口制退器可以减少50～60%的后坐力，但也会产生强大的横向冲击波，开火时会激起大量尘土，瞬间暴露自身的位置。
然而，ISU-152BM并非完全失败作品，只不过是在工程技术进步方面遭遇失败。科京和伊万诺夫不仅希望打造一款坦克歼击车，而是一款多用途装甲火炮系统。它应当既能直射摧毁“虎王”坦克，又能在敌方无法还击的纵深阵地对纳粹德军炮兵进行反炮兵火力压制。
“斯大林”重型坦克底盘配备一台520马力的柴油发动机、扭杆悬挂系统和90mm厚的正面装甲，可能是世界上唯一能够承受如此强大的后坐力而不会导致车体破裂的底盘。此外，其炮弹动能和弹道性能的计算结果，使其性能远超二战时期的标准，接近二战后重型坦克炮的水平。
历史却另有安排。原型车被改装成配备BL-10型火炮的ISU-152-2自行火炮，但它也没有投入批量生产。二战即将结束，战场上的纳粹德军装甲车辆日益稀少，苏军主要依靠配备高爆榴弹和足够反坦克火力的突击型自行火炮。此外，1944～1945年坦克战的实际射程很少超过600～800米，这使得BL-8型火炮的优异弹道性能在战术上显得无关紧要。当时苏联军队根本没必要装备射程18千米，能在目标难以辨认的距离上击穿装甲的火炮。
但事实表明，这种设计思路本身具有预见性。将长身管大威力火炮安装在重型坦克底盘上的想法，在二战后坦克和自行火炮时代再次出现，当时需要在远距离击穿多层复合装甲。可以说，ISU-152BM本质上是在1944年的技术条件下，试图达到20世纪60年代坦克主炮的性能水平。
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