Новое танковое вооружение должно было при калибре более 85-мм "уметь" пробить броню толщиной не менее 120 мм на дистанции 600 м и 102 мм на дистанции 1000 м по нормали. К слову сказать, такие орудия уже были теоретически спроектированы и даже частично изготовлены "в металле" в 1941 г. на заводе № 92, но государственных испытаний они не проходили и производством боеприпасов для орудий столь большой мощности не занимался никто.
Создаваемые на ЧКЗ и заводе № 100 под руководством Ж. Котина новые танки должны были стать достойным ответом "немецкому зверинцу" и их проектированию давали, что называется, "зеленую улицу". После обсуждения в ОГК НКТП к изготовлению утвердили проекты танков "ИС образец № 3" (или ИС-3) с 85-мм пушкой и "ИС образец № 4" (или ИС-4) со 107-мм пушкой. В проектах конструкторы вернулись к хорошо отработанной шестикатковой ходовой части, по типу КВ-1, было применено широко опробованное на КВ-13 и первых ИС броневое литье носовой части.
Танки спешили сделать к 1 июля 1943 г., но даже на этапе изготовления опытного образца возникли трудности, причем там, где их никто не ждал. Так, выяснилось, что 107-мм боеприпасы были сняты с производства еще в начале 1942 г., а возобновлять таковое не позволяет дефицит оборудования (тем более что вместо одного 107-мм выстрела можно было сделать полтора-два калибра 85-мм или три-четыре 76-мм). В имевшихся на складах запасах 107-мм выстрелов преобладали гранаты дореволюционного выпуска и шрапнели, совершенно непригодные не только для борьбы с танками, но и для разрушения полевых укреплений. ИС-4 внезапно оказался разоруженным.
Правда, еще в конце февраля 1943 г. ЦАКБ выполнило проект танко-самоходной пушки С-18, который был одобрен НКВ и в марте 1943 г. заводу № 9 поручили изготовить 2 опытных образца (ЦАКБ еще не имело собственной производственной базы). Но завод, едва справлявшийся с плановым выпуском ЗИС-5, не справился с этим заданием в отведенный срок. А когда первое орудие поступило заказчику, выяснилось, что пушка изготовлена с отступлениями от чертежей, выпущенных ЦАКБ. КБ завода № 9 под руководством Ф. Петрова оспорило правомерность внесенных изменений, но ЦАКБ в лице В. Грабина настаивало на своем. Дело окончилось традиционной руганью и волокитой. Испытанные пушки отказывались нормально работать, а проектировщики и изготовители вместо устранения недостатков принялись обильно поливать друг друга грязью.
Покуда шла брань вокруг С-18, ЦАКБ, наложив 85-мм ствол на люльку 76-мм танковой пушки ЗИС-5, создало еще один вариант 85-мм универсального танкосамоходного орудия, получившего индекс С-31. Уже в апреле завод № 9 получил ТТТ на изготовление 85-мм орудия в башне танков КВ-1С (с погоном диаметром 1560 мм) и ИС (с погоном 1700 мм). Всего к 16 июня завод № 9 отчитался о сдаче трех орудий С-31. На первом орудии при пробном отстреле вышел из строя накатник. Орудие было отправлено на ремонт, накатники же двух других пушек были усилены.
Опытный образец танка ИС "образец № 3" с 85-мм пушкой С-31. Лето 1943 г.
Однако подготовка контрудара, начавшаяся 10-11 июля, была сорвана немцами, которые сами нанесли на данном участке два мощных удара. Один – в направлении Обояни, а второй – на Прохоровку. Первый удар, по отзывам немцев, носил отвлекающий характер, но его сила и внезапность привели к тому, что некоторые части 1-й танковой и 6-й гвардейской армий отступили на 1-2 км в направлении Обояни.