在马克沁发明利用后坐力完成自动循环的连发武器之前，那些企图加快武器射速的方法都是利用机械外力，其中比较成功的要数美国南北战争时期加特林博士发明的加特林机枪。
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在1862年，理查德·J·加特林发明了一种利用手摇曲柄、多枪管、机械自动装填的速射武器，被命名为“加特林机枪”（也有音译为“格林式机枪”）。在马克沁发明利用火药后坐力完成自动循环的内能源机枪之前，“加特林机枪”是比较成功的连发武器。这种机枪通常由6至10根枪管“捆”成一圈，当射手摇动曲柄时，这一圈的枪管便旋转起来，并装填入枪弹发射，其射速在每分钟可超过200发——现在看起来很慢，但在单发步枪的时候这已经是了不起的成就了。而加特林博士发明的这种转管机枪的原理也被命名为加特林原理。
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但当1890年马克沁机枪出现后，这种笨重、难操作的武器马上就显得落伍，当时加特林尝试过通过电动机来提高射速和让射手更省力，但由于枪的重量太大，而且当时的观念认为每分钟超过3,000发的高射速完全是没有必要的，所以随着内能源自动武器的技术越来越成熟，加特林机枪便渐渐被人们所遗忘。
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在1940年代后期，由于喷气式发动机的出现，使战斗机的速度越来越高，因此在空中缠斗中飞行员射击的机会也变得更少，瞄准射击的机会稍纵即逝，而传统的机枪则因为射速太慢而无法在极短的时间内产生足够的射弹数。为了增加飞行员在近距空中缠斗中的胜算，美国空军启动了“火神计划”（Vulcan，常常音译为“武耳堪”或“伏尔康”，是古罗马神话中司锻冶之神，也是火神），由通用电气公司为美国空军研制一种超级射速的自动武器。
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马克沁发明的内能源自动原理是通过自动机往复运动，依次进行装填、射击、抛壳的动作；而“加特林原理”是同一时间在不同的枪管上分别进行着装填、击发和抛壳的动作，因此让射速提高的空间更大。
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1946年6月，通用电气公司（GE）承包了火神计划后，研究小组在加特林机枪的原有设计上增加一个电动机，结果初期试验时就已经把射速提高到约4,000发/分。经过进一步的研制和改进，GE公司研制出这种高射速航炮的第一个原型是在1949年开始内部测试的T45型，也被称为“火神A型”（Model A Vulcan），这个原型虽然是发射.60英寸口径弹药，但6根枪管这个基本设计就已经确定下来，T45在最初的测试中理论射速达到2,500发/分，GE公司先后造了10具T45，在每次的改进和完善中，最后的T45原型的射速可达到6,000发/分。通用电气在1950年把这10具T45原型都交付给军方进行评估，其中一些原型被安装到F-94战斗机上进行飞行中的射击试验。
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第二个原型是1952年研制的C型（Model C Vulcan）的T171E1，第一具T171E1型为20mm口径，同样是6根枪管，理论射速达到4,000发/分，而且重量只有365磅（约165公斤），相比之下，.60口径的T45的重量却有426磅（约193公斤）。从1953年至1955年间，GE公司一共做了33支T171E1进行测试，这些原型各有不同，口径有.60、20mm和27mm等多种，而枪管数量也不相同，这些测试原型共发射了超过70万发炮弹，其中射速最高的更是达到9,000发/分。
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经过测试后，美国军方选定了6根枪管20mm口径的设计方案。在确定这个方案后，最后一个原型是被称为D型（Model D Vulcan）的T171E2，重量已经降低到262磅（约119公斤），而枪的部件也从T171E1型的576个减少至448个，理论射速已经被确定6,000发/分。从1954年12月至1955年10月，一共在92支T171E2原型上进行了16项测试内容，共发射超过20万发炮弹。
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1956年12月，T171E3的设计完成，到1957年8月共50支原型，经过试验后，在1957年12月，美国陆军和美国空军一起把T171E3正式定型为M61。在1964年，GE公司又改进出采用无链供弹系统的M61A1，在F-105D上试射成功后开始扩大生产。到1974年4月时，GE公司向军方交付了约1万具20mm“火神”机炮，到1981年12月，这个数字增至1万5千具。