由于飞机速度很快，所以射击窗口稍纵即逝，这就决定航空机枪的射速必须很高。
上世纪 20 年代末，苏联空军认为需要装备一款高射速航空机枪，用于打击敌机和地面目标。首先确定这款新型机枪采用步枪口径，然而接下来就卡住了，因为却没有既定的技术标准。既然没有标准，那么就放飞自我。1930 年，B.G. 施皮塔尔尼和 I.A. 科马里茨基成功研制出了苏联第一种功能完善的航空机枪，这就是著名的 ShKAS 机枪，它常常被称为"武器的胜利"。
ShKAS 是"什皮塔尔尼 - 科马里茨基航空速射机枪"的缩写，与当时其他由陆军机枪改装而来的航空机枪不同，它是世界上第一款专为空中作战而设计的机载武器。1932 年，ShKAS 航空机枪，并迅速大量列装。1936 年，所有苏联空军的作战飞机都安装了这种航空机枪。
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这款机枪快速列装的原因其实很简单——它拥有惊人的射速。当西方同类航空机枪的射速勉强摸到 1200 发 / 分钟时，ShKAS 的射速却高达 1800 发 / 分钟，即使安装在发动机上方的机枪受到同步器的影响，射速依然达到 1650 发 / 分钟。后续的改进型"超级 ShKAS "射速可达 3000 发 / 分钟，发射时相当震撼。
当时的苏联飞行员常说"我的 ShKAS 从不卡壳，它射击的地方只留下弹孔"。这得益于 ShKAS 的特殊设计：枪机组件运动行程很短，以及巧妙的十槽转轮取弹系统。这个转轮取弹系统如同窃贼一般，将取弹动作分为十次自动循环，柔和地从弹链中取出子弹，而非一次猛然抽出。除非发生炸膛，否则几乎没有任何故障会中断其射击。
正因为 ShKAS 的高射速，所以它对弹药也有特殊的要求：加厚的弹壳壁、双重压紧固定的弹丸和强化底火。这种专用弹药底部印有醒目的" Ш "字样，底火还涂成红色以免混淆。而同步机枪使用的弹药还有特殊标记：弹壳上印有红色螺旋桨图案，表明底火响应时间更短。
ShKAS 航空机枪很快就在西班牙内战中展现出自己超强的实力，伊 -16 战斗机用猛烈的机枪火力让"秃鹰军团"领略了苏联铁拳。它令老式双翼机闻风丧胆，子弹穿透帆布蒙皮和胶合板骨架，轻而易举撕烂机身。多年后，纳粹德军又在巴巴罗萨行动中，再次品尝到 ShKAS 的厉害。
随着时间的推移，飞机的装甲越来越厚，步枪口径弹丸再也无法有效击穿纳粹德国飞机的装甲。同时，ShKAS 本身也是一种娇贵的武器，需要精心维护。同时，高射速也意味着火力持续性不佳，毕竟飞机备弹量很有限。二战中期，ShKAS 航空机枪就被更大口径的武器所取代。
最后要说的是，有人批评 ShKAS 出现过大量故障。如果仔细研究就会发现，这些故障集中出现在上世纪 40 年代。这主要是因为受到战争影响，专用子弹生产出现质量问题，故障原因并非源自机枪本身。
同样由于战争的缘故，ShKAS 还成为地面部队的武器。卫国战争期间，被苏联空军淘汰的 ShKAS 机枪配发给陆军，经过整修后，补充到一线部队。
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苏联还测试过单兵版 ShKAS 机枪，为了满足它巨大的胃口，还配备了弹箱背包。不过，这个设计只停留在试验场，并没有装备。
芬兰军队还使用过缴获的 ShKAS 机枪，将其作为高射机枪，同样充分利用了它的高射速优势。
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