В части повышения огневой мощи танка Т-54 завод № 183 в 1954 г. провел ОКР по увеличению боекомплекта к основному оружию машины. Увеличение числа выстрелов с 34 до 50 шт. осуществлялось как за счет перераспределения в их размещении (например, на полу боевого отделения), так и за счет введения баков-стеллажей. Новую боеукладку артиллерийских выстрелов разместили в опытном танке Т- 54М обр. 1954 г., который в январе-июне 1955 г. прошел испытания на НИИБТ полигоне. И если по результатам испытаний размещение части боеукладки выстрелов на полу боевого отделения положительной оценки не получило, то баки-стеллажи в последующем были введены в серийное производство, а также использовались на многих опытных машинах завода № 183.
Необходимо отметить, что установка в башне танков мощных артиллерийских систем с обычными противооткатными устройствами, позволявшими производить торможение отката до 550 мм, и целым рядом необходимых агрегатов и механизмов (стабилизатор, механизмы досылания и заряжания, и др.) приводила к существенному уменьшению свободного объема боевого отделения. Это обстоятельство создавало стесненные условия для работы членов экипажа, что вызывало их быструю утомляемость и, в свою очередь, вело к снижению меткости и скорострельности.
Сокращение длины отката ствола орудия при сохранении общепринятой конструкции противооткатных устройств не способствовало существенному увеличению свободных внутренних объемов танка. Поэтому в конце 1950-х — начале 1960-х гг. начались исследования по изысканию путей и способов получения удовлетворительных условий для работы экипажа танка за счет изменения схемы артиллерийской системы и закрепления ее ствола в башне танка. Принципиальный интерес в этом направлении представляла так называемая жесткая схема — схема орудия без противооткатных устройств, когда его ствол только посредством цапф был закреплен в башне. В этом случае значительно упрощалась конструкция самого орудия, его компоновка в боевом отделении, полная или частичная механизация и автоматизация заряжания, размещение боекомплекта, увеличивался свободный объем боевого отделения, а также удешевлялось производство всей артиллерийской системы.
В 1961 г. для экспериментальной проверки всех этих вопросов был изготовлен опытный образец танка Т-54 с жестким креплением макета 100- мм танковой пушки Д-10Т в башне. В отличие от штатной пушки Д- 10Т, ствол установленного макета имел нарезку под монтаж дульного тормоза 100-мм полевой пушки БС-3, повышенную категорию прочности материала (0-90) и измененную наружную конфигурацию поверхности. На цилиндрической части ствола располагались выступ, которым он упирался в стенку люльки, и резьба под упорную гайку, через которую вся сила отдачи передавалась на люльку, цапфы, башню и через погон — на корпус танка. Газоотводное отверстие для газовой автоматики находилось в сечении, несколько смещенном к дульной части от положения снаряда в момент максимального давления в канале ствола (на 1500 мм от казенного среза трубы). Баллистические характеристики макета орудия полностью соответствовали характеристикам штатной пушки Д-10Т.
В связи с установкой газовой автоматики и новой схемы крепления пушки изменениям подверглись казенник и его фиксация на стволе, люлька и цапфы. Наиболее ответственными деталями узла крепления в жесткой схеме являлись цапфы. Каждая из цапф состояла из корпуса, воспринимавшего всю нагрузку при выстреле, и упругого стержня (торсиона), запрессованного в корпус, с самоустанавливающимся двухрядным шарикоподшипником. Ось цапф и ось канала ствола находились в одной плоскости, что исключило образование опрокидывающего момента и обеспечило нормальную работу подъемного механизма.
В положении до выстрела качающаяся часть орудия свободно вращалась на шарикоподшипниках. В момент выстрела упругие стержни (торсионы) прогибались, и сила отдачи передавалась на корпус цапф. При этом ствол не имел возможности перемещения (отката) вдоль своей оси, а работа полуавтоматики была основана на принципе отвода пороховых газов.
За время полигонных испытаний произвели 117 выстрелов (из них: 10 на уменьшенных, 82 на полных и 25 на усиленных зарядах). Параметры кучности опытного орудия были не хуже соответствующих параметров штатной пушки Д-10Т. Танк Т-54 сохранял устойчивость во всех случаях стрельбы. Ускорения башни и качающейся части орудия, доходившие в момент выстрела до 43д, имели продолжительность 10–12 мс, максимальные горизонтальные ускорения корпуса — до 9–10д с продолжительностью 16 мс и не являлись определяющими при оценке условий работы членов экипажа. Результаты испытаний подтвердили возможность создания танка с жесткой схемой крепления орудия в башне, которая была рекомендована для рассмотрения при разработке новых образцов артиллерийского вооружения танков и САУ. Однако при этом требовалось уделять особое внимание конструкции погонов шаровой опоры башни и элементов их крепления к корпусу и башне, а также других деталей и узлов, размещавшихся в башне, при расчете на прочность и обеспечение надежной работы.
Применение мощного артиллерийского вооружения выявило важную проблему, связанную с установкой на первых образцах Т-54 длинноствольных пушек Д-10Т, не имевших стабилизаторов оружия, и одновременным снижением высоты линии огня. Опыт эксплуатации в войсках показал, что при движении и преодолении машинами препятствий имели место случаи утыкания стволом в грунт, попадания в канал ствола грунта, снега и других предметов, которые при стрельбе приводили к разрыву или раздутию ствола. Это потребовало проведения ряда НИОКР, в результате которых в период 1952–1957 гг. было создано несколько типов надульных устройств (см. «ТиВ» № 8/2008 г.), которые прошли полигонные испытания на танках Т-54. Однако дальнейшие работы по этим устройствам были прекращены, так как применение стабилизаторов оружия в значительной степени снизило вероятность попадания грунта и снега в канал ствола во время эксплуатации.
В конце 1965 г., исходя из опыта эксплуатации танков Т-62 и «Объект 432», на которых были установлены пушки с большей длинной ствола, чем у Т-54 и его модификаций, с этой проблемой столкнулись вновь. Испытания таких устройств прошли уже во втором послевоенном периоде.
Одним из направлений повышения огневой мощи танка Т-54 стала установка на них управляемого ракетного оружия в качестве дополнительного вооружения. Однако первоначально прорабатывались вопросы по установке в танке Т-54 управляемого и неуправляемого ракетного оружия в качестве основного
Что касается использования ракетного управляемого оружия в качестве дополнительного, то в 1961– 1963 гг. завод № 174 в Омске изготовил опытные танки Т-54А («Объект 614А») и Т-54Б («Объект 614Б»), на которых в качестве дополнительного оружия устанавливался ПТРК 9К11 «Малютка». Управляемые ракеты 9М14 комплекса 9К11 размещались на трех направляющих пусковой установки, монтировавшейся снаружи в кормовой части башни танка. Для производства пуска ракет установка с помощью специального электромеханизма приводилась в боевое положение.
