Высокая боевая скорострельность автомата должна была обеспечиваться постоянной готовностью оружия к стрельбе, безотказностью его действия, простотой обслуживания, приемлемой емкостью магазина и большим запасом носимых патронов. Темп стрельбы автомата должен был составлять 400–500 выстр./мин, а боевая скорострельность – не менее 60—100 выстр./мин. Из оружия с такими боевыми характеристиками хорошо подготовленный автоматчик мог сделать за минуту более 100 выстрелов, поразив при этом от 12 до 35 грудных и ростовых фигур на дальности до 300–400 м. Подобная скорострельность позволяла также создать плотный огонь по цели. Предполагалось, что основным видом огня станут короткие очереди по 3–5 или длинные по 5– 10 выстрелов, в то же время для поражения одиночных удаленных целей оружие должно было иметь переводчик вида огня. Поскольку боевая скорострельность оружия зависит от безотказности работы его механизмов в различных условиях эксплуатации, то первостепенное значение придавалось его простоте и надежности. Наряду с этим повышенные требования предъявлялись и к безопасности обращения с автоматом.
На первом этапе конкурса 1946 т. в УСВ ГАУ было представлено шестнадцать эскизных проектов автоматов. Среди них были семь проектов отдела главного конструктора (ОГК) Ковровского оружейного зашла № 2, в том числе: П.П. Полякова, ATI. Большакова, С.В. и B.C. Владимировых; два проекта дегтяревского КБ-2 – B.В. Дегтярева, Г.Ф. Кубынова и А.А. Дементьева. От НИГ1СВО участвовали А.А. Сулаев, Н.В. Рукавишников, К.А. Барышев и М.Т. Калашников. Тульский оружейный завод представляли: С.А. Коровин. Воскресенский; Тульское ПКБ-14 – Г.А. Коробов, А.А. Булкин; Климовск – C.Г. Симонов и Ефимов; Артиллерийскую академию – И.К. Безручко-Высоцкий. В августе, после рассмотрения эскизных проектов, десять из них были рекомендованы для дальнейшей работы с внесением исправлений и доработок.
В этом конкурсе принимал участие и молодой конструктор, фронтовик, сержант М.Т. Калашников, прикомандированный к КБ полигона НИПСBO с 1943 г. Сам он впоследствии вспоминал: «Конкурс был закрытым. Те, кто принял в нем участие, представляли всю документацию по образцу под вымышленным именем… По условиям конкурса требовалось представить не только чертежи общих видов, расчеты на прочность узла запирания, определить темп стрельбы и дать ряд других важных характеристик, но и сделать детальную проработку проекта». Калашников отправил свой эскизный проект автомата под шифром «МИХТИМ», что являлось сокращением по первым трем буквам его имени и отчества.
Три года службы на НИНСВО, а также практический опыт работы оружейника, полученный им в процессе конструирования опытных образцов стрелкового оружия: пистолета-пулемета 1942 г., ручного пулемета 1943 г., самозарядного карабина 1944 г, – все это давало М.Т. Калашникову значительное преимущество. К тому времени Калашников отчетливо осознавал какие трудности могут возникнуть у него при разработке автоматического оружия. В первую очередь нужно было решить ряд конструкторских и производственных вопросов и выбрать удобные геометрические формы как для деталей механизмов, так и для целых узлов и агрегатов. При этом необходимо было сохранить простоту и технологию их производства. Здесь требовалось умение исключать мелкие детали, неудобные при разборке и сборке, а также требовалось строгое соблюдение тактико-технических требований для каждого вида оружия.
Калашников поставил перед собой цель, используя уже известные разработки узлов и деталей, найти оптимальное решение задачи. В своем автомате Калашников использовал уже воплощенные ранее во многих образцах принципы и схемы работы механизмов автоматического стрелкового оружия. Компоновочную схему и многие узлы, в том числе механизм запирания, конструктор взял из своего опытного самозарядного карабина, разработанного в 1944 г.
Именно тогда родилось оригинальное решение узла запирания, ставшего впоследствии фирменной карточкой всего оружия Калашникова, – запирание канала ствола производилось двумя боевыми выступами поворачивающегося вокруг своей продольной оси затвора. На это М.Т. Калашникова натолкнула конструкция затвора американской винтовки «Гаранд»-M1. Михаил Тимофеевич существенно переработал этот узел. В «Гаранде» поворот затвора (при запирании и отпирании) происходит под действием затворной рамы, боковые грани паза которой воздействуют на боевые выступы затвора, заставляя их войти в соответствующие вырезы ствольной коробки и таким образом осуществляя прочное запирание. Одно из различий конструкций узла запирания винтовки «Гаранд» и оружия конструкции Калашникова – остов затвора советского автомата входил в затворную раму и не скользил, при работе автоматики, по ствольной коробке. В автомате Калашникова при отведении затворной рамы назад, на длину свободного хода (перемещения из крайнего переднего положения до начала отпирания), поворот затвора при отпирании осуществлялся влево криволинейным профильным пазом рамы, воздействовавшей передним скосом своего фигурного выступа на ведущий ромбовидный выступ затвора. Таким образом, затворная рама поворачивала затвор вокруг продольной оси, выводя его боевые выступы из-за боевых уступов ствольной коробки, отпирая затвор и открывая канал ствола. При запирании затвора боевые выступы входили в соответствующие вырезы ствольной коробки, осуществляя надежное запирание. Кроме того, по сравнению с американским прототипом, Калашников, увеличив плечо поворота затвора и повысив износоустойчивость ромбовидного выступа затвора, добился резкого повышения надежности и безотказности работы узла запирания в любых условиях эксплуатации, при длительной эксплуатации автомата.
В октябре того же года конкурсная комиссия, рассмотрев доработанные эскизные проекты автоматов, рекомендовала для проведения полигонных испытаний проекты Рукавишникова, Калашникова, Барышева, Коробова, Булкина и Дементьева. Остальные проекты были забракованы.
После тщательного изучения проектов комиссия приняла решение, что первой премии не заслуживает никто. Вторая премия была вручена Н.В. Рукавишникову, третья – Г.А. Коробову. Наряду с тем комиссия сочла возможным вручить поощрительные премии за оригинальные решения отдельных узлов и деталей своего оружия А.А. Булкину, М.Т. Калашникову. А.А. Дементьеву. К.А. Барышеву, а также принимавшему участие в первом туре конкурса И.К. Безручко-Высоцкому. Конструкторам было рекомендовано доработать свои образцы с учетом высказанных замечаний и рекомендаций и представить в конце года оружие для испытаний.
Если Коробов, Булкин и Дементьев могли продолжить свою работу на приспособленной для этого базе на заводах в Коврове и Туле, Рукавишников мог работать в мастерской КБ НИПСВО, то молодому сотруднику Калашникову было гораздо сложнее осуществить задуманное. Поскольку «Михтим» получил положительную оценку комиссии, Министерство вооружений СССР и УСВ ГАУ направило Калашникова на Ковровский завод № 2 для изготовления своего автомата.
Завод № 2 им. Киркиж являлся в то время одним из головных производств автоматического оружия в СССР. Здесь в предвоенные и военные годы велись крупномасштабные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) в области дальнейшего совершенствования стрелкового вооружения, поэтому на заводе сохранилась отличная конструкторская команда. Отработка всей технической документации и изготовление опытных образцов автоматов Калашникова поручили проектно-конструкторскому бюро и цеху опытных работ отдела Главного конструктора (ОГК), а для оказания помощи в создании чертежной документации к М.Т. Калашникову прикомандировали опытных чертежников-конструкторов и инженеров-технологов. Уже в начале ноября в ОГК завода № 2 была сформирована группа конструкторов под руководством М.Т. Калашникова. В нее вошли А.А. Зайцев (в будущем – начальник СКБ Ковровского механического завода), позднее В.И. Соловьев и др.