从上世纪30年代开始，由于飞机速度大大提高，生存力也随之提升，普通小口径航空机枪射击效率大为降低，各国纷纷开始研制大口径航空机枪与机炮。

1930 年代中期，英国皇家空军空战研究得出结论：单发两磅重的炮弹就可以给大部分的飞机造成严重的破坏。这一指导思想导致了 1938 年的 维克斯Vickers S 型 40 毫米航炮的产生，这种航炮吸取了高射炮的设计经验，但炮弹来自海军的两磅重的高射炮弹。

不过这型机炮空战应用很少，主要用于对坦克攻击，所配用穿甲弹可以在400码（约366米）外击穿2英寸（约50.8毫米）装甲。

美国陆军航空队也对航炮情有独钟，P-39和P-63战斗机上都装有M4型37毫米航炮，根据租借法案，两型飞机都提供给了苏联一部分。不过苏方认为美军M4航炮不如自己的HC-37航炮，重量较重，且初速不如HC-37且射速只有HC-37的一半。

苏联空军在二战中主要装备了两款机炮。一种是ВЯ型23毫米机炮，它由于初速高、破坏力大，不仅可以打击空中目标，也可以敌机地面目标。炮弹击中油箱，油箱便会爆炸，如果击中机翼，则会在机翼上留下0.75平方米的破洞。对于地面目标，可以在400米距离击穿25毫米装甲。

另外一种HC-37航炮1942年投入使用，使用穿甲弹摧毁地面目标，爆破弹用来打击空中目标。理论上1发就可以摧毁飞机，穿甲弹在200米外可以击穿50毫米装甲。

同样，德国也对大口径航炮研制倾注不少。二战初期，MK101/MK103 型30毫米和 BK3.7型37毫米(由 Flak18 高射炮改进而来)航炮被用作地面攻击武器，装有这些航炮的飞机有亨舍尔 Hs129、容克Ju 87G 和 Ju 88P 被大量使用在东线。之后德军又装备了威力更大的BK5型50毫米和 BK7.5型75毫米航炮。此外，德军在空战中也使用了这些航炮，用来反击装甲厚重的 B-17“空中堡垒”轰炸机，Me 262 为此还在机头装上了 BK5型50毫米航炮。

关于航炮的威力，苏联在1944-1945年做过试验，结论是击落1架飞机需要消耗147发20毫米炮弹或者31发37毫米炮弹或者10发45毫米炮弹。因为建议最佳方案是装备20毫米航炮飞机为长机，装有37或者45毫米航炮飞机为僚机。僚机主要负责掩护长机攻击敌机并用大口径航炮通过短点射力求破坏对方飞机机构稳定性，此后长机负责跟进击落敌机。

一般来说无论是炮弹还是子弹，口径越大威力也就越大，本着大一毫米压死人的原则，航空机炮和航空机枪相差的可不止一毫米，一般来说口径低于20毫米以下的称为机枪，口径等于或大于20毫米的成为炮，而二战时期用的最多的机炮就是20毫米口径的，机枪用过最大口径的是日本的13.2毫米航空机枪，两者相差了6.8毫米，而且二战时期最成功的机枪是美军12.7毫米的M-2重机枪，口径更是相差了7.3毫米。不过不同的作战思路和环境所产生的作战方法其实是不一样的。机炮炮弹和机枪弹的差别

如果看二战时期的飞机可以发现，欧洲的飞机大部分用20毫米机炮，而太平洋地区则多是机枪。相比机枪弹的毁伤效果机炮，20毫米机炮的毁伤效果是可以说是非常可怕的，一旦命中重要部位两炮就能打得下来，而且这种大口径火力对付轰炸机时效果会更好，在欧洲场上特别是苏联面对德军轰炸机，苏联的战斗机装备的大多都是机炮，就是为了要拦截德国的轰炸机，而苏联的飞机充当的角色一般都是劫机机而非战斗机，因为要击落轰炸机所以采用了大口径的机炮。而对于美国来说，他们的主要任务是给轰炸机护航，需要更大的载弹量，只需要驱离对方的拦截的飞机就可以了，并不需要完全击落对方，所以12.7毫米的机枪已经够用了。美军的P39飞蛇战机，由于发动机后置，所以机首可以安装一门37毫米大机炮

不过在太平战场上，一些日本海航飞行员表示，"我宁愿用7.7毫米的小水管，也不愿用20毫米的尿尿炮。"这是因为20毫米机炮的弹道弧线实在太大了，而且都是使用60发的弹鼓供弹，很容易就打完了，最后还得靠7.7毫米的机枪。由于机炮厄弹道弧线太大远距离命中率低，必须抵近射击才行。不过在二战中由于各方的在飞机性能上的差距机炮和机枪的威力并没有多太大的明显，而进入喷气机时代，在朝鲜战场上才展现出来。由于当时双方的喷气机器人相差不远，志愿军的飞机经常被几十个弹孔还能安全飞回，但是美军飞机却经受不住23毫米和37毫米机炮的打击。FW-190的机炮吊舱

先看个飞机结构图吧

飞机大部分的结构都是骨架和蒙皮组成，在结构强度上有足够的冗余。二战早期那些和步枪子弹通用的航空机枪击中非要害部位，绝大多数也就是在机身上穿个孔，这对于强度冗余很大的战机而言压根不算个事儿，所以你往往能看到被打成这样的飞机

而随着二战后期，对于驾驶舱保护的增强，自封油箱的普遍应用，让常规航空机枪的子弹越来越没办法对敌机造成严重伤害，尤其是子弹撑死了就搞点燃烧剂辅助燃烧，计量还特别少，即便是击中油箱或者发动机都不一定能打坏打着。而20mm以上的航炮无论射燃烧剂量还是高爆装药的击中效果都能比子弹好太多了，比方说MG151/20的薄壳高爆弹平均4发命中就可以击落一架单引擎战斗。

你就这么想，空战是一种高机动作战，能够瞄准并射击的窗口时间非常短暂，只有在短时间内投放更多的伤害才是根本。而子弹这种东西真的是无法和炮弹的杀伤相提并论，所以纵观整个二战时期，大家都在追求射击窗口单位时间的杀伤效率提高，最好的办法就是加大口径，加大弹头装药，所以也就成就了机炮。

外加战斗机往往也有截击轰炸机的需要，轰炸机整体更大，结构强度更高，发动机也更多，因此更需要大口径的机炮来取得理想的杀伤效果。

二战时期大多数战机装备机炮口径大多在20mm上下，或装备机枪，射程大约在2000米左右，与地面枪炮的性能基本无差上下，战后随着导弹成为空战主要武器，对机炮的要求就没有那么迫切了，射程也就2000-3000米左右