В середине 1943 года начались работы по созданию Ил-2 с пушками калибра 45-мм. Как и в случае с 37-мм орудиями, разрабатывали два варианта Ил-2. Для одного предназначались пушки ОКБ-16 (НС-45), для другого пушки ОКБ-15 (Ш-45). Из-за неудовлетворительной эффективности стрельбы по малоразмерным целям Ил-2 НС-45 и Ил-2 Ш-45 серийно не строились.

В начале июня 1943 года ГКО распорядился разработать 45-мм авиационную пушку для установки на истребитель Як-9Т и штурмовик Ил-2. Предполагали, что такой калибр орудия будет более эффективным против тяжелой бронетехники Вермахта. В июле народному комиссару авиационной промышленности Шахурину А.И. доложили, что завод №30 может создать в месячный срок два Ил-2 с такими пушками, после их получения.

18 августа 1943 года Государственный Комитет Обороны определил сроки передачи доработанных Як-9Т и Ил-2 с “крупнокалиберными” орудиями на госиспытания. Нарком авиапромышленности приказами №507 и №508 отдал распоряжение С.В. Ильюшину построить и предъявить на испытания штурмовики Ил-2, вооруженные двумя пушками калибра 45 мм. На один самолет должны были поставить орудия конструкции ОКБ-16 (НС-45 А.Э. Нудельмана и А.С. Суранова), на другой орудия ОКБ-15 (Ш-45 Б.Г. Шпитального). Не позже 5 ноября 1943 года в НИИ авиационного вооружения следовало передать орудия.

Боеприпасы для новых орудий создавались на базе уже существующих патронов. Осколочный-зажигательный-трассирующий снаряд от 45-мм патрона пушки 21-К и бронебойный-трассирующий снаряд от противотанковой пушки М-42 получили доработанную гильзу 37-мм пушек. Это была гильза от Ш-37 и НС-37, с переобжатым на 45-мм калибр дульцем. Это позволило перестволить пушки ОКБ-15 и ОКБ-16 на калибр 45-мм.

23 августа одноместный Ил-2 №1861704 с двумя пушками Ш-45 (ранее стояли Ш-37) поступил на заводские испытания, начали отладку орудий на ЛИС (летно-испытательной станции) завода. Общий боекомплект двух орудий включал 40 снарядов. В НИИ авиационного вооружения ВВС Ил-2 Ш-45 проходил совместные испытания с 16 сентября 1943 года, но они затянулись из-за низкой живучести пушки.

Для отработки установки пушек 111П (НС-45) на Ил-2 использовались штурмовики, созданные на заводе №30. 11 октября завод №240 получил серийный Ил-2, для установки 45-мм орудий. Но этот штурмовик вернули на завод №30, на самолете обнаружили слишком много дефектов. 20 октября 1943 года на завод №240 поступил другой, только что собранный, серийный Ил-2 НС-37 №303124. За 10 дней на штурмовике заменили пушки 11П (НС-37) на 111П, провели стрельбы на ЛИС завода.

1 ноября Ил-2 НС-45 отправили в НИИ авиационного вооружения ВВС для проведения заводских и госиспытаний. 2 ноября 1943 года Ил-2 с пушками 111П приняли на испытания. С 10 по 17 ноября проходил заводской этап, проводили отстрел пушек и готовили самолет для государственных испытаний. Начался этап госиспытаний, но 2 декабря 1943 года они были приостановлены. Обнаружились неисправности в двигателе и поломка в креплении правой плоскости крыла. Был проведен ремонт, после чего продолжили отстрел и замер усилия отдачи орудий.

С 7 по 14 января проходила наземная часть программы госиспытаний. Затем был небольшой перерыв, когда доводили автоматику пушки и ожидали поступление боеприпасов. 31 января испытания продолжились, вплоть до 8 февраля 1944 г.

На самолете совершили три полета налетав 1 час 10 мин. Стрельбы из пушек 111П в воздухе не проводили. Были опасения, что крыло Ил-2 может не выдержать нагрузок и разрушиться (с учетом максимальной силы отдачи 45-мм пушки равной 6750 кг). По итогам испытаний отмечалось, что 45-мм пушки Нудельмана-Суранова, установленные под крылом штурмовика Ил-2 №303124, выдержали наземные государственные испытания.

В тоже время работы по доводке пушки Ш-45 ОКБ-15 для Ил-2 и ее автоматики продолжались до конца 1944 года. Для уменьшения силы отдачи Борис Гаврилович Шпитальный попросил НИИ авиационного вооружения ВВС разработать противооткатное приспособление для 45-мм крыльевой пушки. В свою очередь, от ВВС поступило требование установить доработанные пушки Ш-45 уже на двухместный штурмовик Ил-2. Все это задерживало передачу 45-мм пушки ОКБ-15 на самолете Ил-2 на госиспытания.

Государственные испытания опытных 45-мм снарядов ОЗТ-45 на Як-9 показали, что их разрушительное и зажигательное действие в полтора-два раза больше, чем у аналогичных снарядов калибра 37-мм. А новый бронебойный снаряд БТ-45 не пробивает 30-мм броню немецких танков с дистанции 400 м и угле встречи 30°-40°. При этом 37-мм бронебойный снаряд к пушке Ш-37 при таких же условиях такую броню пробивает. Как следствие приняли решение, что снаряд ОЗТ-45 испытания выдержал, а БТ-45 госиспытания не прошел.

Использование снарядов с сердечником из карбида вольфрама для авиапушки по экономическим причинам было неприемлемо. Самолеты Ил-2 НС-45 и Ил-2 Ш-45 с пушками 45-мм и только с осколочно-зажигательными снарядами по боевым качествам не имели явных преимуществ перед Ил-2 НС-37, учитывая проблемы с отдачей 45-мм пушек. В результате приняли решение работы над Ил-2-45 прекратить, серийное производство не начинать. Но работы по уменьшению отдачи пушек при стрельбе продолжили. В ОКБ-16 разработали дульные тормоза для своих 45-мм и 37-мм орудий. Дульный тормоз модифицированной пушки НС-45М поглощал до 85% энергии отдачи, а у НС-37М на 40%.

Более далеко удалось продвинуться с отработкой 45-мм орудия на истребителе Як-9. В первой половине 1944 года было создано 53 самолета Як-9К с пушкой НС-45. Со второй половины 1944 года 44 истребителя Як-9К принимали участие в войсковых испытаниях