自行火炮是大兵團作戰重要的輔助力量，人們一直在追求自行火炮的高機動化、大威力化，S-51自行火炮就是二戰中蘇軍進行的一次技術嘗試，最終的成品破壞力驚人，遺憾的是沒能正式服役。
為了粉碎一切障礙而生
二戰前蘇軍雖然重視火炮部隊的建設，但是主要以拖曳式火炮為主，在自行火炮技術上起步較低，蘇德戰爭爆發後，蘇聯才開發出第一款實用價值較高的SU-76，又當自行火炮又當坦克殲擊車，在這之前的SU-26等不過是一些應急措施。
有了成功的經驗，蘇軍又結合德軍三號突擊炮的經驗，開發出了SU-122等自行火炮，在戰鬥中取得不錯的戰果。這些裝備總算解決了蘇軍火炮自行化的問題，但是缺點也很明顯，那就是火炮威力不足，尤其是蘇軍進入全面反攻的時候，德軍在防禦戰中修建的大量防禦陣地，包括各種堡壘和房屋建築物等，成為進攻蘇軍最頭疼的問題，軍隊需要大威力的火炮去粉碎這些設施。
蘇軍中並非沒有合適的大威力火炮，例如ML-20型152毫米火炮就是不錯的選擇，另外還有威力更大的203毫米B-4榴彈炮。B-4作為一種特殊重型武器，在攻城拔寨中毫無疑問是蘇軍的秘密武器，被德軍稱為「史達林之錘」，可是該炮的缺點也很明顯，那就是機動性不足，它自帶的拖拉機式底盤只能提供如步行般的短距離緩慢機動。
在戰爭中後期，蘇軍手中資源開始富餘，於是計劃用重型坦克底盤搭載B-4榴彈炮，提升B-4的機動性，建造重型自行火炮，S-51就是其中一個。
S-51自行火炮
1943年4月，蘇聯中央炮兵設計局提出一個大膽的計劃，將KV-1S重型坦克的底盤和B-4榴彈炮結合，鑑於軍隊對B-4和KV-1S這兩款裝備的高度評價，這個計劃受到許多人的支持。
同年9月，S-51自行火炮項目正式開始，經過設計師們反覆的論證，第一輛原型車在次年2月問世，開啟了測試工作。
S-51選擇更加成熟的KV-1S底盤，故障率相對來說更低，取消了炮塔結構，火炮採用一個新設計的炮架，布置在車體的前部，底盤背部有供炮彈滑行的導軌樣結構，車體兩邊有仿製成員掉落的欄杆，尾部有人員上下的樓梯。
原炮帶有一個小型的起重機，在S-51上取消了這個結構，改為車尾一個如戰艦炮彈供彈機的結構，炮彈通過這個裝置提升到背部的滑行導軌，再由人員輸送到炮膛內。S-51自身是不攜帶炮彈和發射藥的。
火炮兩側各設有一面巨大的炮盾，它的主要作用不是防禦，而是擋住射擊時巨大的炮口風暴，避免對車體上的部件造成損傷。
整套自行火炮重約50噸，為了提升行駛機動性，機動時炮組可以鬆開液壓管，讓炮管後退到車體中央位置，避免重心太靠前來個臉著地。
1944年3月16日開始，樣車進行了幾天的機動測試，除了爬坡能力稍欠之外，其他方面還算滿意；24日進入火力測試階段。
火力測試總共發射了204發高爆榴彈和混凝土破壞彈，表現出的破壞力和原炮無二致，問題在於射擊時巨大的震動和風暴，在準備好之後，炮手們需要躲到幾十米之外，用一根長繩拉發，否則震個五臟俱裂簡直輕而易舉。這導致原本設計時快速裝填的優勢蕩然無存，又回歸到B-4那種幾分鐘打一發的射速。
S-51項目的落敗
在樣車完成測試之後，S-51項目就下馬了，樣車上安裝的火炮也被拆解恢復到B-4的狀態。之所以放棄這個項目，其原因是多方面的。
首先就是S-51本身的問題。因為結構布置的問題，導致自行火炮的重心較高，作戰時重心靠前，越野機動的時候容易出現側翻，這在道路交通並不好的蘇聯比較致命，這麼一個50噸的大傢伙側翻了，先不說造成什麼樣的損失，就算把它翻過來也不容易。
S-51自身的另一個問題就是精確度差。儘管射速方面不夠快，對於一款特種火炮來說還能接受，它真正的問題是負重機構強度不夠，火炮射擊時巨大的傳遞到底盤上，負重機構在炮彈還沒有出膛的時候就開始下沉，進而影響火炮，導致精確度不如B-4。
其次就是蘇軍有了合適的自行火炮。1944年的蘇軍已經有了SU-152，這款搭載152毫米口徑的自行火炮既能曲射，也能直瞄射擊，把自行火炮、坦克殲擊車和突擊炮的任務都一力承擔了，關鍵是不管哪種任務，它都能很好地完成，偶爾一些特殊攻堅戰，也可以用B-4去解決。
如此一來S-51就成為可有可無的裝備，走向終結也是情理之中。不過S-51並非毫無成就，通過對它的設計，設計師積累了重型自行火炮的設計經驗，為戰後相關設備的研發打下了基礎。