Имея мощную баллистику и большую скорострельность, НР-30 может успешно применяться как по воздушным, так и по наземным целям, а использование различных боеприпасов (бронебойный, фугасный, осколочно-фугасный и др.) позволяет ей успешно конкурировать с более современными артиллерийскими системами. НР-30 не раз убедительно демонстрирована свои преимущества: так, 1 мая 196(5 г. капитану В.Полякову на МиГ-19 в Заполярье хватило одного залпа, чтобы сбить американский разведчик-нарушитель RB-47. На Ближнем Востоке египетские летчики на МиГ-21Ф-13 23 октября 1968 г. ракетами и огнем НР-30 сбили три «Миража», израсходовав 60 снарядов и шесть ракет. В очередном групповом бою 3 ноября 1968 г. египетские МиГ-21Ф-13 вновь одержали победу, сбив два «Миража» ракетным и пушечным огнем, без собственных потерь. В индо-пакистанской войне 8 декабря 1971 г. летчику даже не очень приспособленного для воздушного боя Су-7БМК удалось пушечным огнем НР-30 сбить истребитель противника.
Подфюзеляжная турель типа ДТ-Н12 самолёта Ту-95К-22 с пушками АМ-23.
К началу 60-х годов при имевшемся уровне технологии пушками АМ-23 или НР-30, в основном, были исчерпаны возможности классической схемы автоматического оружия. Дальнейшее повышение плотности огня путем увеличения скорострельности требовано применения новых конструктивных схем.
Барабанная (или револьверная) схема отличается от обычной тем, что в ней на один ствол приходится несколько патронников. Наличие вращающегося блока патронников позволяет совместить по времени несколько операций цикла автоматики: отпирание канала, экстракция стрелянной гильзы, досылание и запирание патрона происходят параллельно, и каждый патронник за поворот барабана обеспечивает изготовку к производству выстрела. Применение такой схемы позволяет увеличить темп стрельбы по сравнению с пушками классической схемы более чем в два раза.
Возможны две конструктивные разновидности барабанной схемы — в зависимости от направления досылания патрона в патронник. В первой из них патрон досылается сзади, как в обычных пушках. Такая схема применена, например, в пушках «Аден» (Англия) и DEFA-552 (Франция). Она не накладывает никаких ограничений на форму гильзы, т. е. могут использоваться стандартные патроны. Во второй схеме, предложенной и впервые осуществленной А.А.Рихтером в пушке Р-23 ОКБ-16, патрон досылается спереди назад, и длина артиллерийской системы может быть уменьшена, по меньшей мере, на длину патрона. Поводом к созданию оригинальной конструкции стали новые требования — предполагалось ее установка в качестве оборонительного вооружения новых бомбардировщиков (для истребителей считалось достаточным исключительно ракетного вооружения), а сверхзвуковые скорости вынуждали использовать предельно короткоствольные орудия. Для оружия такой схемы с передней подачей патрона потребовался соответствующий патрон с полностью цилиндрической гильзой без выступающего ранта, в которой целиком утапливался снаряд.
Другой особенностью Р-23 является автоматика, полностью основанная на газоотводе — три независимых газопороховых двигателя (принципиально подобных газовому поршню затвора того же автомата), выполняющих экстракцию и отражение гильзы вперед, досылание патрона, поворот барабана. Досылание осуществляется поршнем-досылателем, приводимым в движение пороховыми газами. Он принудительно разгоняет патрон на 15-мм отрезке пути, а затем патрон влетает в патронник по инерции (из-за чего такое досылание получило наименование ударного или броскового). Часть пороховых газов отводится через канал в оси барабана в патронник, где находится гильза. Действуя на дно гильзы, после выстрела и поворота барабана газы «выстреливают» ее из бокового патронника вперед и в освободившееся гнездо досылается новый патрон. Ударное досылание потребовало более прочной стальной гильзы (ее масса достигала половины массы всего патрона), передняя часть которой, примыкая к каналу ствола служила его «началом» и обеспечивала при выстреле направление в него снаряда. Необходимые баллистические данные при укороченном стволе обеспечивались усиленным зарядом пороха, увеличенным по сравнению с патроном НР-23 вдвое; его воспламенение осуществлялось электрокапсюлем с дублирующим запалом на случай отказа в электрозапальной цепи. Использование электрозапала, заменившего механический ударник, также способствовало компактности конструкции.
Наличие одного ствола, нагруженного несколькими патронниками, ограничивает темп стрельбы барабанной пушки по условию его живучести (напряженный температурный режим, интенсивное истирание поверхности ствола, химическое и эрозионное воздействие пороховых газов приводят к быстрому «расстрелу» ствола — его износу и выгоранию). А это значение темпа стрельбы таково, что оно может быть получено уже при четырех патронниках в барабане. По этим причинам число патронников в одноствольных барабанных пушках не превышает 4–5, а величина предельного темпа стрельбы (по условию допустимой скорости соударения деталей при останове барабана) составляет для калибра 23 мм — 2500–2800 выстр/мин и для калибра 30 мм — 1800–2500 выстр/мин.
Применение в пушке Р-23 барабана с четырьмя патронниками (принятое по числу основных операций автоматики) позволило получить хорошо сбалансированную артиллерийскую систему с высокими тактико-техническими характеристиками (темп — 2500 выстр/мин при собственной массе 58 кг). Общая длина Р-23 практически равнялась длине ствола с патронной камерой и электрозапального устройства. Однако, наряду с массой положительных качеств (высокая скорострельность, большая начальная скорость снаряда, хорошие весовые характеристики), пушка имела существенный недостаток — применение специального патрона с более массивной и длинной стальной гильзой привело к увеличению массы боекомплекта, не говоря уже о нарушении унификации системы боеприпасов. Создатели Р-23 удостоились Госпремии за 1967 г.
В 1959 г. под пушку Р-23 была разработана кормовая установка ДК-20 для бомбардировщика Ту-22. Установка имела электрогидравлический следящий привод с дистанционной системой управления, радиолокационным и телевизионным прицелами. Эта схема оборонительного вооружения получила в дальнейшем развитие на дальних бомбардировщиках. Однако использование Р-23 ограничилось единственным типом самолета — отчасти по причине необходимости специальных патронов при все более насущных требованиях к унификации, а также из-за вытеснения огневых установок более современными средствами обороны (РЭБ). Вместе с тем несовершенство первых отечественных помеховых станций, по эффективности не обеспечивавших превосходство над пушечным оборонительным вооружением позволило последним остаться в строю. Оборонительные пушечные установки могут применяться и для постановки пассивных помех РЛС и ракетам противника. Для этого используются специальные противорадиолокационные снаряды, образующие при разрыве облака дипольных отражателей — фольги или металлизированного стекловолокна, «лапша» из которого образует засветки на экранах радаров. Противоинфракрасные снаряды (ПИКС) с теплоизлучающей «начинкой» служат для защиты от самонаводящихся ракет с тепловыми ГСН и оптическими взрывателями. Пушки кормовых установок, сохраняющиеся на отечественных тяжелых самолетах, кроме защиты от воздушного противника, могут использоваться и для огня по наземным целям. Известен по крайней мере один случай успешного применения кормовой установки таким образом: в Афганистане стрелку взлетавшего Ан-12 удалось уничтожить вблизи аэродрома расчет зенитного пулемета душманов.
Стремление решить задачу значительного повышения темпа стрельбы и преодолеть ограничения, накладываемые классической и револьверной схемами, привели к созданию многоствольного автоматического оружия. При этом нашли применение схемы оружия как с неподвижными стволами, так и с вращающимся блоком стволов.