美西战争期间，美国军舰上装备的37mm马克沁机关炮

进入1900年代，鱼雷艇已经逐步演进为驱逐舰，小口径速射火炮对付那些日渐强大的驱逐舰显得力不从心，不过它们却很快就找到了发挥自己价值的新位置。第一次世界大战中，QF-1被装于高射炮架上，用于防空。

第一次世界大战的经验表明，军舰将不仅将受到敌方水面舰艇、潜艇、水雷的威胁，未来还将可能面临飞机的挑战。两次世界大战中航空技术迅猛发展，飞机的速度，航程和载弹量不断提高，空投炸弹和鱼雷威增强，海军也开始对空中威胁逐步重视（虽然还远远不够），各国海军纷纷开始装备专用的防空高炮。

这一时期的远程防空火炮口径一般为3-5英寸，多为人工装填，这些防火力构成军舰的第一道防空屏障。由于远程防火火力射速慢，无法实施有效拦截，因此为军舰配备40毫米以下小口径高射机关炮，构筑第二甚至是第三道防空火力网已成为当时主要海军强国的共识。

高射炮的威力主要体现在口径、射程、射速、携弹量、弹药的*伤力、火炮安装方式等因素的组合上。当时的防空火力完全依靠肉眼瞄准，打的准确与否，主要依靠炮组的训练水平，集火射击方式被认为是一种有效的组织形式，此时需要指挥员统一下达射击指令，这些配置都需要很多人员，使原本并不富裕的舰上空间显得更为拥挤。此时已经出现用电力和机械取代人工驱动的炮架，这使火炮的回旋和俯仰更迅速，也可以减少了人员的体力要求，但是这种系统在当时非常昂贵，在战斗中又容易受损，因此普及还有待时日。

由于各国海军自身需求不同、作战经验也不同、又受到本国客观条件的限制，因此研制的舰载高射炮千差万别，这将影响到日后的实战效果。

1930年代初，皇家海军装备了2种制式近程防空武器，它们是0.5英寸维克斯MK III型高射机枪和2磅高射炮，这两种火炮均采用弹带供弹和水冷方式。 维克斯机枪原本为 3军通用，但后来只有海军大量装备。该枪发射维克斯12.7*81弹，射速700发/分，海军在1930年代早期在驱逐舰上列装，最初采用4连装方式，整体重量为1000-1300公斤。随后双联和单管维克斯机枪也出现在小型舰艇上。其中双联装MK V型连炮架重500公斤，采用机械驱动，其俯仰和旋回速度分别为72度/秒和50度/秒；单联威克斯机枪则采由人工操纵。

4联装维克斯0.5英寸高射机枪

1915年，维克斯公司在1磅炮的基础上研制了2磅高射炮（MK II），口径从37毫米增大到40毫米，主要以单装方式装备军舰。1930年代初期，新型的MK VII 2磅高射炮研制成功，它仍采用早期维克斯2磅炮弹。2磅高射炮身重356-416公斤，采用39倍口径短身管，发射40×158R弹，重0.9公斤，初速为620米/秒，采用金属连接的140发弹带供弹，单门火炮射为90发/分。最初的该炮采用8联（MK V）和4联（MK VII）安装方式，炮座采用机械驱动。8联装主要装战列舰、航空母舰等大型战舰（如罗德尼、纳尔逊、厌战等），4联装则主要装备巡洋舰和驱逐舰（如城级巡洋舰和部族级驱逐舰）。

与维克斯4联机枪从上到下一字排开不同，多联2磅高射炮的炮管呈左右、上下排列，被戏称为芝加哥钢琴（Chicago Piano），由于不同位置火炮的进弹和抛壳分又左右、上下，因此炮身也并不完全相同。8联装和4联装2磅高射炮的重量很大，其中8联重量达16吨，4联装亦超过10吨。大型舰艇还为其专门配有射击指挥仪表，可实施统一射击。

相对而言，皇家海军的标准单管4英寸MK XX高射炮重10吨，而双联4英寸MK XIX高射炮为15吨，驱逐舰上的4.7英寸火炮重量只有9吨。这大大限制了多联装2磅高射炮的装舰数量。虽然后期出现的单管2磅炮，重量也轻了许多（1.4-1.8吨），但它们主要用于装备海军巡逻艇。

8联装“乓乓炮”

海军防空炮术委员会的研究

在1930年代初期，英国皇家海军就已经开始考虑舰艇防空火力问题，1932年4月，海军防空炮术委员会提交了一份调查报告。 委员会研了空中威胁的性质和来源，火力对飞机的作用时机和作用时间，高射炮的射程和毁伤效果，以及火控系统的有效性等问题，最终的结论耐人寻味。报告指出对舰艇而言，空中威胁来说主要有三种：水平轰炸，鱼雷轰炸，近距离俯冲轰炸或机枪扫射。该报告还有预见性的指出：人工操纵的飞机直接撞击军舰的可能性也不能完全排除，这一点准确预言了今后神风的威胁。委员会认为空中攻击将非常难以对付，因此建议海军在今后的10年内加强对防空的关注。

在论及近程防空火力时，报告分析了在1928年到1931年期间军事演习的数据，鱼雷机在1250码（1140米）处投雷的命中率仅10%，在1000码（910米）处命中率为30%，在750码（690）米增加到50%，在600码（550米）命中率则将达85%。报告指出，如果需要摧毁一架来袭的飞机，对其连续射击时间不能少于10秒。以当时飞机的速度，飞机从2000码（1820米）距离进入到1200码（1100米）有效投弹距离的时间约为17秒。因此防空高射炮的有效射程如过能达到2300米（2500码），则能将确保将飞机击落。

委员会还对海军的维克斯机枪和2磅高射炮进行了分析，报告认为这两种防空武器的效能均存在不足。维克斯机枪的威力不够，而2磅炮的初速太低，8连联装2磅炮的射速也才刚好达到需求。报告建议开发一种新型高射炮，初速应达到760米/秒以上，射速不低于1250发/分。

此后，皇家海军开始研制2种新型防空武器。一是1935年起开发的6联装维克斯0.661英寸（15.4毫米）重机枪，后来由于更优越的20毫米厄立空机关炮的出现，这种武器的开发计划在1938年取消。另外一种是35毫米1.5磅MK V型火炮，弹丸0.68千克，初速790米/分。但是最终该型8联装样炮的重量比8联装2磅高射炮还重，计划不得不在1937年中止。

英国还着手对现有的2磅炮弹进行改进，将弹重从0.9公斤降低到0.76公斤，初速增加到730米/秒，射速提高到115发/分，但是原有的2磅炮需要改造才能发射这种新型炮弹，而且射击的稳定性也欠佳。

美国海军中有一个“一般性”的委员会（General Broad），该委员会负责考虑舰艇武备发展的问题。1929年，委员会研究了未来防空火力的配置问题，他们得出的结论虽然在一些方面与英国同行有所差异，但大体的结论非常相似。当时美国海军装备的主要近程防空自动武器是M1921型0.5英寸勃朗宁机枪，这种武器与英国的维克斯机枪相似，均采用弹带供弹和水冷冷却，由于使用12.7*99弹，威力要更大一些。勃朗宁机枪最初采用单联方式装舰，后来出现了双联装，完全由人工操作。委员会认为机枪威力太小，必须寻找一种效能更大的武器，以应对俯冲轰炸机等目标。

由于圣彼得堡协定的限制，含有炸药的爆炸弹只能在37mm口径的火炮上使用，美国海军一度曾经对勃朗宁公司为陆军设计的37mm炮很感兴趣。1930年后，由于新技术的采用，小口径的火炮也能发射比较重的弹药，因此海军开始设计1.1英寸（28毫米）火炮，这种火炮的原理与陆军的37毫米火炮相似，采用75倍身管，配用的穿甲弹重416克，初速820米/秒，使用延迟触发引信，8发弹匣供弹，此炮的射速较慢，仅150发/分 28毫米高射炮使用机械动力驱动，在4.8吨到6.35吨之间。炮架的水平和垂直的旋回速度分别为24度/秒和30度/秒。该炮开发速度很慢，1930年代末期，仍存在诸多问题的1.1英寸高射炮就被匆忙投入使用。

1.1英寸75倍口径高射炮

欧洲主要国家海军当时也采用了两种不同口径级别的火炮，25-40毫米小口机关炮和12.7-13.2毫米机关枪。而之所以把欧洲和日本作为整体是因为日本海军购买过大量欧洲的装备，日本小口径自动武器的设计几乎都源自欧洲。法国主要的舰载防空武器是13.2毫米哈奇开斯重机枪，发射13.2×99弹，相比勃朗宁机枪，在口径上还要大一些。13.2mm机枪的射速相对较慢，为450发/分，在实际使用中，这种采用空冷技术的机枪比那些采用弹带供弹，水冷式的机枪更慢，在换弹板时候必须等待枪管冷却才能继续射击。13.2mm机枪有单装、双联和4联等安装方式。法国海军的标准防空火炮口径为37mm，单管型号为M1925，双联则为M1933，该炮发射37×277R弹，由于采用人工装填方式，射速仅30-42发/分，相比其他国家的同类火炮落后很多。但是令人费解的是，法国陆军却在同一时期装备了37毫米施耐德自动炮。