К 6 августа 1942 г. в целом успешно завершились полигонные испытания первого образца мелкокалиберной кумулятивной авиационной бомбы.

Напомним, в чем заключалось действие кумулятивного боеприпаса. В заряде взрывчатого вещества боеприпаса имелась кумулятивная выемка. За счет этого при подрыве формировалась направленная от вершины выемки к ее основанию кумулятивная струя из металла облицовки выемки и продуктов взрыва боевого заряда. Мощный удар такой струи по броне танка приводил к образованию пробоины. Заброневое действие сводилось к поражению экипажа, инициированию детонации боеприпасов, воспламенению горючего или его паров.

Оказалось, что «жестяная граната, снаряженная 100 граммами ВВ, пробивает в 30-мм цементированной броне отверстие диаметром около 50 мм». При увеличении заряда в 2 раза толщина пробиваемой брони возрастала до 40 мм.

Стало ясно, что кумулятивные бомбы открывают широкие возможности по поражению бронетанковой техники с воздуха. При малом весе и габаритах их количество на борту самолета Ил-2 могло быть увеличено в несколько раз по сравнению с основными типами осколочных и фугасных бомб, применяемых в штурмовой авиации при действии против танков. За счет этого достигалась высокая вероятность попадания бомб в танк.

Практическая отработка надежных конструкций кумулятивных авиабомб, пригодных для массового производства, развернулась одновременно в ГСКБ-47, ЦКБ-22 и СКБ-35. К концу года было испытано десять различных вариантов кумулятивных бомб. Наилучшей из всех оказалась бомба в габаритах калибра 10 кг, спроектированная в ЦКБ-22 под руководством И.А. Ларионова. По результатам испытаний комиссия рекомендовала уменьшить габариты бомбы до калибра 2,5 кг. Это позволяло почти в 4 раза увеличить количество таких бомб на борту Ил-2.

В кратчайшие сроки бомбу перепроектировали и испытали. В январе 1943 г. новой авиабомбе присвоили наименование ПТАБ-2,5-1,5. Вес неокончательно снаряженной (без взрывателя) бомбы составлял 1,37 кг. Корпус ПТАБ-2,5-1,5 изготавливался из жести и состоял из жесткого цилиндра и штампованной сферической головки. Кумулятивная выемка бомбы была конической формы с диаметром у основания 56 мм при высоте 32 мм, т.е. фактор кумуляции (отношение высоты конуса к его диаметру у основания) составлял 0,57. Толщина металлической облицовки кумулятивной выемки была всего 1 мм. Для увеличения осколочного действия на цилиндрическую часть бомбы дополнительно надевалась стальная 1,5-мм рубашка.

Бомба снаряжалась мощным взрывчатым веществом ТГА — смесью тротила и гексогена с добавлением 15% алюминия. Алюминий добавлялся для усиления зажигательных свойств кумулятивной струи. Во всяком случае, так в то время считали.

Минимальная высота, обеспечивающая выравнивание бомбы до встречи с поверхностью брони танка и безотказность ее действия, равнялась 70 м.

Эффект от действия ПТАБ-2,5-1,5 по бронетанковой технике вермахта превзошел все ожидания. Бомба легко пробивала немецкую танковую броню толщиной до 60 мм при углах встречи от 90 до 30°, а при меньших углах — 30 мм. При этом в большинстве случаев пробитие брони сопровождалось отколом брони вокруг выходного отверстия. Во время испытаний при попадании ПТАБ в немецкое штурмовое орудие StuG III выломало угол брони размерами 200x300 мм и пробило отверстие 55x110 мм.

В результате ПТАБ-2,5-1,5 рекомендовалась «к срочному запуску в серийное производство». Отчет по испытаниям начальник НИП АВ ВВС генерал-майор М.В. Гуревич утвердил 23 апреля 1943 г. Уже на следующий день постановлением ГОКО бомба была принята на вооружение ВВС КА. Соответствующий приказ командующего ВВС маршала А.А. Новикова вышел 6 мая.

Несмотря на высокие бронепробивные свойства ПТАБ, детальный анализ поражающего действия авиабомбы показывает, что для уничтожения танка необходимо было попасть в район боеукладки или бензобака. В остальных случаях танк лишь временно выводился из строя. Однако, поскольку кассеты мелких бомб Ил-2 вмещали до 280 ПТАБ-2,5-1,5, то обеспечивалась довольно высокая вероятность прямого попадания в танки даже в рассредоточенных боевых порядках.

При сбрасывании ПТАБ с высоты 200 м с горизонтального полета при скорости полета 340—360 км/ч общая область разрывов в зависимости от бомбовой загрузки занимала полосу 15х(260—280) м. При этом одна бомба попадала в площадь, равную в среднем 15 м², тогда как площадь, занимаемая одним танком, составляла величину порядка 20—22 м². То есть, в танк, находящийся в полосе разрывов ПТАБ, практически гарантированно попадала хотя бы одна бомба.

К сожалению, как показали более поздние исследования, параметры конструкции ПТАБ-2,5-1,5 были выбраны далеко не лучшим образом.

Оказалось, что добавление алюминия в смесь тротила и гексогена ослабляет бронепробивные свойства кумулятивной струи, не усиливая при этом ее зажигающие свойства. Жестяной корпус ПТАБ-2,5-1,5 при ударе о броню танка сминался, вследствие чего кумулятивная струя начинала формироваться на неоптимальном (примерно 50—60%) расстоянии до поверхности брони, что существенно снижало ее эффективность. Оптимальная толщина металлической облицовки кумулятивной выемки была в 2 раза выше, поэтому мощность кумулятивной струи оказывалась заметно сниженной. Более того, из-за неверно выбранной высоты заряда (диаметр заряда плюс высота выемки) около 40% взрывчатого вещества вообще не участвовало в формировании кумулятивной струи.

Если бы ПТАБ-2,5-1,5 имела хотя бы оптимальную толщину металлической облицовки кумулятивной выемки и действовала с оптимального расстояния от брони, то ее бронепробиваемость была бы выше в 1,6 раза. Тем не менее для своего времени ПТАБ-2,5-1,5 представляла собой довольно грозное оружие. К слову сказать, И.А. Ларионов за создание ПТАБ-2,5-1,5 и взрывателя к ней АД-А в январе 1944 г. был награжден орденом Ленина.