2 июля 1941 года из Москвы на Западный фронт выступила первая в Красной Армии экспериментальная батарея реактивной артиллерии под командованием капитана Флерова. 4 июля батарея вошла в состав 20-й армии, войска которой занимали оборону по Днепру в районе города Орши.
В большинстве книг о войне – как научных, так и художественных – днём первого применения «катюши» названа среда, 16 июля 1941 года. В тот день батарея под командованием капитана Флерова нанесла уда по только что занятой противником железнодорожной станции Орша и уничтожила скопившиеся на ней эшелоны.
Однако на самом деле батарея Флёрова была впервые задействована на фронте двумя днями ранее: 14 июля 1941 года было осуществлено три залпа по городу Рудня Смоленской области. Этот городок с населением всего в 9 тысяч человек находится на Витебской возвышенности на реке Малая Березина в 68 км от Смоленска у самой границе России и Белоруссии. В тот день немцы захватили Рудню, и на базарной площади городка скопилось большое количество военной техники. В этот момент на высоком крутом западном берегу Малой Березины и появилась батарея капитана Ивана Андреевича Флёрова. С неожиданного для противника западного направления она ударила по базарной площади. Едва смолк звук последнего залпа, один из бойцов-артиллеристов по фамилии Каширин во весь голос запел популярную в те годы песню «Катюша», написанную в 1938 году Матвеем Блантером на слова Михаила Исаковского. Через два дня, 16 июля, в 15 часов 15 минут батарея Флёрова нанесла удар по станции Орша, а полтора часа спустя – по немецкой переправе через Оршицу. В тот день к батарее Флёрова был прикомандирован сержант-связист Андрей Сапронов, обеспечивавший связь батареи с командованием. Едва лишь сержант услышал про то, как Катюша выходила на высокий берег, на крутой, он тут же вспомнил, как только что на такой же высокий и крутой берег входили пусковые установки реактивных снарядов, и, докладывая в штаб, 217-го отдельного батальона связи 144-й стрелковой дивизии 20-й армии о выполни Флёровым боевого задания, связист Сапронов сказал: «Катюша спела на отлично».
2 августа 1941 года начальник артиллерии Западного фронта генерал-майор И. П. Крамар сообщал: «По заявлениям комсостава стрелковых частей и наблюдениям артиллеристов, внезапность такого массированного огня наносит большие потери противнику и настолько сильно действует морально, что части противника в панике бегут. Там же отмечалось, что противник бежит не только с участков, обстреливаемых новым оружием, но и с соседних, находящихся на расстоянии 1-1,5 км от зоны обстрела.
А вот как рассказывали о катюше враги: «После залпа орг?на Сталина из нашей роты численностью 120 человек, – заявил на допросе немецкий обер-ефрейтор Харт, – в живых осталось 12. Из 12 станковых пулеметов цел остался один, да и тот без лафета, а из пяти тяжелых минометов – ни одного».
Ошеломляющий для противника дебют реактивного оружия побудил нашу промышленность форсировать серийный выпуск нового миномета. Однако для «катюш» поначалу не хватало самоходных шасси – носителей реактивных установок. Попытались восстановить производство ЗИС-6 на Ульяновском автозаводе, куда в октябре 1941 года эвакуировали московский ЗИС, но отсутствие специализированного оборудования для производства червячных мостов не позволило сделать это. В октябре 1941 года на вооружение был принят танк Т-60 со смонтированной на месте башни установкой БМ-8-24. Она вооружалась реактивными снарядами РС-82.
В сентябре 1941 — феврале 1942 года в НИИ-3 была разработана новая модификация 82-мм снаряда М-8, которая имела такую же дальность (около 5000 м), но почти в два раза больше взрывчатого вещества (581 г) по сравнению с авиационным снарядом (375 г).
К концу войны был принят на вооружение 82-мм снаряд М-8 с баллистическим индексом ТС-34 и дальностью стрельбы 5,5 км.
В первых модификациях реактивного снаряда М-8 применяли ракетный заряд, изготовленный из нитроглицеринового пороха баллистического типа марки Н. Заряд состоял из семи цилиндрических шашек с наружным диаметром 24 мм и диаметром канала 6 мм. Длина заряда была 230 мм, а вес 1040 г.
Для увеличения дальности полета снаряда ракетная камера двигателя была увеличена до 290 мм, а специалисты ОТБ завода № 98 после испытания ряда вариантов конструкций заряда отработали заряд из пороха НМ-2, состоявший из пяти шашек с наружным диаметром 26,6 мм, диаметром канала 6 мм и длиной 287 мм. Вес заряда составил 1180 г. С применением этого заряда дальность полета снаряда увеличилась до 5,5 км. Радиус сплошного поражения осколками снаряда М-8 (ТС-34) составлял 3-4 м, а радиус действительного поражения осколками составлял 12-15 метров.