К началу 1960-х гг. при имевшемся уровне технологии пушками АМ-23 или НР-30, в основном, были исчерпаны возможности классической схемы автоматического оружия. Сам А.Э. Нудельман однозначно высказывался на этот счет, указывая на «достижение предельных характеристик в обычной схеме одноствольной автоматической пушки». Дальнейшее повышение плотности огня путем увеличения скорострельности требовало применения новых конструктивных схем.

Барабанная (или револьверная) схема отличается от обычной тем, что в ней на один ствол приходится несколько патронников. Наличие вращающегося блока патронников позволяет совместить по времени несколько операций цикла автоматики: отпирание канала, экстракция стреляной гильзы, досылание и запирание патрона происходят параллельно, и каждый патронник за поворот барабана обеспечивает изготовку к производству выстрела. Применение такой схемы ведет к увеличению темпа стрельбы по сравнению с пушками классической схемы более чем в 2 раза.

Возможны две конструктивные разновидности барабанной схемы — в зависимости от направления досылания патрона в патронник. В первой из них патрон досылается сзади, как в обычных пушках. Такая схема применена, например, в пушках «Аден» (Англия) и DEFA 552 (Франция). Она не накладывает никаких ограничений на форму гильзы, т.е. могут использоваться стандартные патроны. Во второй схеме, предложенной и впервые осуществленной А.А. Рихтером в пушке Р-23 ОКБ-16, патрон досылался спереди назад, и длина артиллерийской системы могла быть уменьшена, по меньшей мере, на длину патрона. Поводом к созданию оригинальной конструкции стали новые требования: предполагалась ее установка в качестве оборонительного вооружения новых бомбардировщиков (для истребителей считалось достаточным исключительно ракетное вооружение) , а сверхзвуковые скорости вынуждали использовать предельно короткоствольные орудия. Для оружия такой схемы с передней подачей патрона потребовался соответствующий патрон с полностью цилиндрической гильзой без выступающего ранта, в которой целиком утапливался снаряд. С целью обеспечения требуемой начальной скорости 850 м/с при ограниченной длине ствола патрон снаряжался вдвое большим количеством пороха, необходимым и для действия автоматики.

Другой особенностью Р-23 стала автоматика, полностью основанная на газоотводе — три независимых газопороховых двигателя (принципиально подобных газовому поршню затвора того же автомата), выполняющих экстракцию и отражение гильзы вперед, досылание патрона, поворот барабана. Досылание осуществлялось поршнем-досылателем, приводимым в движение пороховыми газами. Он принудительно разгонял патрон на пути 15 мм, а затем тот влетал в патронник по инерции (из-за чего такое досылание получило наименование ударного или броскового). Часть пороховых газов отводилась через канал в оси барабана в патронник, где находилась гильза. Действуя на дно гильзы, после выстрела и поворота барабана газы «выстреливали» ее из бокового патронника вперед, и в освободившееся гнездо досылался новый патрон. Скорость досылаемых патронов достигала 25 м/с, а стреляные гильзы вылетали со скоростью 40 м/с. Ударное досылание потребовало более прочной стальной гильзы (ее масса, вдвое большая, чем у обычной, достигала половины массы всего патрона), передняя часть которой, примыкая к каналу ствола, служила его «началом» и обеспечивала при выстреле направление в него снаряда. Совмещение патронника со стволом обеспечивала скользящая втулка-обтюратор, прижимаемая спереди тем же давлением пороховых газов.