1941年7月，入侵蘇聯的德軍已經行進至蘇聯境內的別列津河地帶。當時，德軍士兵正在河岸邊做著渡河作戰的最後準備，氣氛緊張秩序井然。但他們沒有想到的是，就在渡河的先頭部隊抵達對岸之後，一場突如其來的襲擊從天而降。密集的炮火讓許多德軍士兵還沒有來得及做出反應，就丟了性命，己方的裝備還沒有架設完畢就被炸成了廢鐵。
劫後餘生的德軍官兵一頭霧水，消息層層上報，得到情報的德軍指揮部門更是因此大為不解，蘇軍究竟使用了一種什麼樣的武器，能夠在短時間內形成如此密集的火力？這個困惑直到莫斯科大會戰時才得以破解，德軍在一次陣地進攻時繳獲了一輛裝有火箭發射裝置的蘇聯卡車，這就是著名的“喀秋莎”火箭炮。
事實上，火箭炮這種火力強大的武器起初是蘇聯為了空軍的伊爾-16戰鬥機設計的，但受制於精度，火箭彈在空軍手裡起的作用並不像預測的那樣大。1938 年，蘇軍高層開始嘗試將火箭彈從飛機上搬下來，為陸軍研製車載火箭炮。沒人會想到，這個決定將在不久的將來拯救蘇聯的命運。
1939年3月，地處沃羅涅日州的“共產國際”工廠生產的8導軌БМ-13-16型火箭炮試驗成功。工字型的發射架上下可分掛1枚火箭彈，每輛卡車可攜帶16枚М-13型132毫米火箭彈，最大射程8.5千米，既可單射，也可部分連射，或者一次齊射。裝填一次齊射的彈藥約需5～10分鐘，一次齊射僅需7～10秒，運載車時速90千米。
蘇聯軍方的測試結果表明，БМ-13火箭炮射擊火力兇猛，殺傷覆蓋面大，特別適合打擊密集的敵軍有集結地、野戰工事及坦克火炮集群。
1941年7月1日，БМ-13特別獨立火箭炮連正式成立，當時全連只有7輛БМ-13火箭炮，3000發火箭彈，由內務人民委員會的弗利尤洛夫大尉指揮，成員都是捷爾任斯基炮兵學校黨團員中挑選的。由於高度保密的需要，連炮兵連內的戰士也不知道火箭炮的正式名稱，只是因為炮架上有一個К字母（俄文“共產國際工廠”的首字母），戰士們便以蘇聯姑娘的名字喀秋莎（Катюша）作為火箭炮的暱稱。
1941 年10月7日，弗利尤洛夫大尉率領他的火箭炮連在斯摩稜斯克附近的布嘎特伊村不幸與德軍裝甲部隊遭遇。為保守火箭炮的秘密，弗利尤洛夫沒有選擇棄炮逃跑，而是命令將火箭彈全部發射出去，然後將7輛火箭炮全部炸燬。最後，包括弗利尤洛夫大尉在內的炮兵連全部官兵陣亡，他們沒留給德軍任何有價值的戰利品。後來，弗利尤洛夫大尉被追授一級衛國戰爭勳章。
後來，“喀秋莎”也就成了蘇聯紅軍對於火箭炮的正式稱謂了。至於德軍，他們則把這種可怕的火炮稱之為“斯大林的管風琴”。
1941年6月30日，沃羅涅日的“共產國際”工廠開始批量生產БМ-13火箭炮，量產測試通過後，喀秋莎開始大規模生產並迅速裝備部隊。“喀秋莎”很容易使用，一般一個發射小組只要半個月到一個月的訓練時間就足夠了。“喀秋莎”的發射裝置由車內的炮長操控，也可以通過電線連接，由連指揮官統一發射。初期的БМ-13一般將部隊番號設為獨立迫擊炮營或炮連。為了保密需要，一律不採用火箭炮的名稱，戰場上的主要作用是封堵缺口，以強大的火力支援步兵進行反擊。一旦缺口過大，無力反擊，“喀秋莎”則可以利用良好的機動性能迅速撤退。
時任西方面軍司令葉廖緬科元帥回憶道：“4輛喀秋莎齊射，戰果極大。我軍的一些官兵在未接通知而目睹了那巨大的威力後，甚至嚇得退了回來。”
可是法西斯侵略者沒有給紅軍足夠的時間。由於蘇聯當時卡車生產能力有限，僅在ЗИС（吉斯）-6和ЗИС（吉斯）-151載重卡車上能夠裝備火箭炮，因此戰爭初期火箭炮數量增長速度遠不能滿足蘇軍迫切的需要。所以，在缺乏足夠數量卡車底盤的情況下，蘇軍將各種可用的底盤用來製造喀秋莎火箭炮，以應付戰爭需要。比如在裝備緊張的條件下，蘇軍被迫選擇過時的Т-40水陸坦克底盤和Т-60輕型坦克作為底盤，來安裝82mm口徑的БМ-8-24火箭炮，82毫米的火箭彈雖然威力略弱，卻也因簡單廉價而得到大量生產。此外，還有一些安裝在行駛速度緩慢、機動能力極差的斯大林СТЗ-5拖拉機上的БМ-13和БМ-8-24火箭炮。這些混亂裝配的火箭炮底盤，也從側面反映出了蘇聯在突然遭遇打擊時手足無措的窘境。
到了1942年，美國正式參戰，大批物資源源不斷運抵蘇聯。對於火箭炮部隊來說，其中最珍貴的莫過於各式運載車輛了。美國的通用GMC 卡車的性能比蘇聯自己的ЗИС-6卡車好的多。因此，1943年以後生產的火箭炮幾乎都是以通用GMC卡車為底盤，這種型號的火箭炮改稱БМ-13Н。不過由於絕大部分的БМ-13都是以通用GMC為底盤，所以後來БМ-13Н也就統稱為БМ-13。
喀秋莎火箭炮，先後參加了莫斯科保衛戰和斯大林格勒保衛戰，戰績斐然。以斯大林格勒保衛戰來說，雙方在城市內展開拉鋸戰，蘇軍在該戰役中共使用了1531門喀秋莎火箭炮，取得了巨大的戰果。
1945年，火箭炮部隊隨蘇聯紅軍主力攻入柏林。在柏林街頭，約有2000門喀秋莎參與了柏林戰役，它們射出的可怕炮火將柏林變成了瓦礫堆。每輛“喀秋莎”都帶著兩個枕木，將枕木墊在卡車後輪下，這樣就能降低發射角度進行平射。喀秋莎’射擊完畢後，遭受打擊的建築物變成一片廢墟。
戰爭期間，蘇聯總共生產了2400門БМ-8系列，6800門БМ-13系列和1800門БМ-30系列火箭炮，截至戰爭結束時，蘇軍已擁有7個火箭炮師，11個火箭炮旅以及38個獨立火箭炮營，多數裝備的火箭炮都是БМ-13。蘇聯紅軍的火箭炮部隊已經成為整個炮兵部隊中最具殺傷力的部隊。
雖然在二戰中戰功卓著，喀秋莎在實戰中仍然暴露出了一些缺點。在防禦中，除了打擊精度不高這一缺點之外，就是發射時的動靜很大，有大量火光和煙霧，很容易被敵方空軍和炮兵部隊發現。喀秋莎並非自行火炮，只是架設在卡車上的火炮，一旦遭遇空軍和敵方炮火的打擊，極易被摧毀。實戰中，喀秋莎最大的威脅就是德國空軍。對於喀秋莎，德國飛機只要俯衝用機槍掃射即可。蘇制吉斯卡車基本沒有防護能力，一旦被擊中一般就會起火燃燒。所以，喀秋莎不適合用於戰火最激烈的前線作戰，而適合在相對比較安全的後方進行炮擊。
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