通用電氣公司研製的M61A1“火神”機炮已成為美製戰鬥機的標準機炮系統，裝備了F-4、F-14、F-15、F-16、F-18等著名戰鬥機，名氣比A-10使用的GAU-8“復仇者”30毫米炮還大。“火神”一種20毫米口徑的加特林6管炮，每分鐘可以發射6000發標準M50彈藥（射速可選），具有射速高、可靠性好、備彈量大的特點。
1947年，新組建的美國空軍開始尋求一種新的機載機炮以替代12.7毫米機槍。二戰的經驗表明，德國、日本、意大利軸心國的戰鬥機在機炮方面佔有戰術優勢，美軍P-51、P-47廣泛裝備的勃朗寧12.7毫米機槍射程近、威力小，而P-38安裝的20毫米“西斯潘諾”機炮威力不錯，但射速又太低。在隨後朝鮮戰爭中，F-86戰鬥機更暴露了機槍威力不足的缺點，明顯弱於米格-15的大口徑航炮。
美國海軍曾經為小型魚雷艇、炮艇發展了一種電驅動的加特林轉管炮，把19世紀就出現的轉管炮改頭換面，基本原理保持不變，只是由人力驅動改成電力驅動。該炮射速很高，但是由於當時材料技術的限制，炮管在高射速下磨損很快，壽命極短，所以並未投入使用。隨著冶金技術和新材料的發展，現代版的加特林轉管炮終於可以浮出水面。
1950年通用電氣公司開始為美國空軍研製一種機載機炮，項目名稱“火神”。該炮的設計基於理查德.J.加特林在19世紀發明的轉管炮。1953年預生產型“火神”炮進行了第一次試射，隨後被安裝在一架洛克希德F-104戰鬥機上進行了第一次空中試射。在最初的試驗中因機炮廢氣無法排出導致測試暫時終止，為F-104炮艙設計了更好的排煙系統後才解決了問題。
在經歷了要飛彈不要飛機的偏見後，M61成為了美國戰鬥機的製式武器，更為F-22專門設計了輕量化的“火神炮”（由於F-35對重量極為敏感，所以M61與F-35無緣）。由於通用電氣公司的軍械部已經被洛馬收購，所以M61A1現在的正式名稱是洛馬M61A1。
加特林轉管炮在射速和身管壽命上佔有先天的優勢。在炮管旋轉的同時，6根炮管都分別處於射擊循環的不同階段。每根炮管在旋轉至最高點時，膛內彈藥被擊發，然後邊旋轉邊抓取彈殼—拋殼—裝彈—在下次旋轉到最高點時又被擊發—如此循環。所以整門炮的射速是六個炮管射速的總和，如同六門20毫米單管炮一起射擊。由於有六個炮管分擔整個射擊循環，所以在相同射速下，“火神”炮的身管壽命是單管炮的六倍。該炮的主要缺點（也許不該稱之為缺點）是射速極高，短時間內要耗費大量的彈藥，為了維持一定的持續射擊時間，需要大容量彈藥箱。俄羅斯、歐洲戰鬥機機炮備彈量都少於美製戰鬥機，一是因為戰術理念的不同，二是因為航炮射速的不同。
早期的加特林槍炮使用彈鏈供彈，雖然加特林槍炮經過長時間的發展後極為可靠，但是在“火神”6000發/分的高射速下，彈鏈成為了最脆弱的一環。彈鏈在高速拉扯下，連接處很容易變形、彎折甚至斷裂，造成機炮卡殼。此外彈鏈還佔用了彈箱寶貴的太空，減少了備彈量，為此需要發展新型的無彈鏈供彈裝置。
因此配備“火神”炮的戰鬥機都需要在機身內安裝一個巨大的圓形彈鼓，在彈鼓內部炮彈呈螺旋狀順著一個大型阿基米德螺杆排列，彈頭指向彈鼓中軸。位於炮尾的液力馬達通過一根軟軸來驅動螺杆，當阿基米德螺杆旋轉時，炮彈就被“擠”到向機炮供彈的柔性輸彈帶中。輸彈帶看上去像大量金屬環連接而成的“隧道”，炮彈在彈帶內只能單向運動。在F-16和一些其他飛機上（M61A1為了配合不同機型的內部太空，都要都特別訂製供彈系統），炮彈從彈帶進入炮尾後，被旋轉中往複運動的裝彈裝置推進彈膛，閉鎖擊發。發射後的彈殼、啞火彈或未擊發炮彈送入另一條輸彈帶，從彈鼓的後蓋入口重新裝入彈鼓內，形成“閉合供彈系統”。這樣射擊後飛機的重心變化不大，無拋殼故障。
M61A1大多數型號是依靠飛機的液壓系統來驅動（液力馬達），少數則使用電動機驅動。全速射擊時整門炮需要消耗35馬力的功率。從射擊方向看炮管呈逆時針旋轉。6根炮管由數片夾具固定，通過更換不同尺寸的夾具，可以微調炮彈的散布模式。“火神”每根炮管都有獨立的彈膛、身管。單管重8.16千克，長1524毫米，9條右旋膛線，後座複進行程約6.4毫米。炮管內側採用堅固的耐磨材料，耐高溫腐蝕，冷卻快。
M61A1的每根炮管轉到特定位置時會進行相應的操作，靠的是炮管轉子、刻槽、炮管機心凸輪配合工作。轉動時，轉子帶動凸輪沿著刻槽轉動，推動機心往複運動。炮彈裝入炮尾後，機心凸輪觸發閉鎖凸輪將炮尾的閉鎖滑塊（類似炮閥）推到閉鎖位置，成閉鎖待發狀態。然後機心凸輪推動連接著擊發電路的撞針，接觸炮彈底火，330V擊發電流引發彈藥的電底火實現擊發。
炮管內彈藥被擊發後，開鎖凸輪在炮管轉子旋轉的作用下提起閉鎖滑塊，滑塊後退開鎖，彈殼被抽出，通過輸彈帶送回彈鼓。炮管再次進入裝彈狀態。
“火神”炮從啟動到全速射擊耗時0.3秒，停止射擊到完全靜止耗時0.5秒。一些批評人士指出，飛行員在按下射擊按鈕的刹那才是最佳射擊時機，而“火神”0.3秒的延遲將使飛行員錯失良機。但這種觀點最終被事實所推翻，以“狂風”戰鬥機所裝備的德國毛瑟 BK27 27毫米機炮為例（BK27是轉膛結構，不存在延遲問題，從開始射擊就處於最高射速狀態），BK27的射速是1700發/分，射擊的頭一秒內可發射28發炮彈，而M61A1在頭一秒大約能發射70發炮彈（全射速6000發/分=100發/秒，但是在頭一秒需要0.3秒進行加速，所以保守取值70發）。這樣三門BK27的在頭一秒射擊的炮彈總和與一門M61A1相當，M61A1的高射速抵消了延遲的缺點。
6000發/分的射速意味著每枚炮彈以0.01秒的間隔射擊。米格MiG-29機長17.20米，如果一架MiG-29以1000千米/小時的速度在F-16面前橫向飛過，那麽米格在0.01秒會飛行2.78米。所以如果F-16在此時開始射擊並擊中米格-29的機頭的話，那麽米格從頭到尾將至少挨上5~6發20毫米炮彈。
由於“火神”炮的高射速，在射擊時你無法分辨出兩次射擊的間隔。M61A1的聲音聽起來像重型混凝土鑽孔機，比二戰美軍士兵形容德軍MG機槍聽起來“像撕裂亞麻布”還要密集。
一發完整的M61炮彈由黃銅彈殼、電擊發底火、推進藥劑和彈丸組成。當電脈衝擊發底火後，推進藥劑被點燃，彈丸被射出。M61五種不同種類的彈藥間的差別都在彈丸上，所有彈丸底部都有一圈軟金屬，其作用是通過炮管時軟金屬嵌入膛線，時彈丸強烈旋轉，增加飛行穩定性，另一個作用是防止火藥氣體的泄漏。
M61的五種彈藥：
空包彈：色彩編碼是褐色，彈殼由塑料或鋼鐵製成，主要用於測試火炮。
M55A1/A2教練彈:非空包彈，只是彈丸內部未填充炸藥。
M53：穿甲燃燒彈，彈體為鋼製，頭部是鋁材料，頭部填充燃燒劑。
M56：高爆燃燒彈，用於打擊飛機與輕型目標，在碰撞目標後爆炸。
PGU-28：遠程彈藥，射程比M53系列提高三倍，填補了響尾蛇與M53之間的火力空白。
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