1912年，土耳其陆军用步枪击落了一架奥匈帝国的军机。这是人类历史上第一次用地面火力击落固定翼飞机的战例。
1915年9月30日，塞尔维亚陆军士兵首次用一门缴获并改装过的土耳其加农炮击落了轰炸克拉库耶伐次市的一架敌军轰炸机。虽然这门火炮不是专用的，但这是有史以来第一个由地面火炮火力击落固定翼飞机的记录。
面对空中威胁，各国开始积极研制新的。着重改进了的瞄准装置，使其射击精度有了很大提高。一战前期，用射落一架飞机平均耗弹量为11585发，到一战后期，耗弹量已降为5000发。
在此之中，英国是最早意识到专用高射火炮重要性的国家。早在一战爆发之前的1914年，《纽约时报》就刊载了英国政府关于“在不列颠列岛沿岸建造防空炮塔，每个炮塔配置两门专门设计的高射火炮”的相关文章。1914年，英国皇家海军预备役部队（rnvr）装备了“砰砰炮”和探照灯，作为港口防空力量，而英国皇家炮兵营（rga）负责野战防空。
这一时期的高射火炮主要是改装自中小口径的野战加农炮。法国和俄国都采用改装了简易防空炮架的75mm和76.2mm火炮。这种简易改装对飞艇和气球的命中率尚可，但对固定翼飞机几乎无效，因为这类改装的火炮普遍缺乏测量目标距离，高度，速度等诸元参数的火控系统，操作手对防空作战缺乏经验和概念等因素，手动设置的定时引信通常不能有效地在目标附近爆炸。
当时的弹药也有不足。高爆弹和榴霰弹的定时引信主要是药盘定时和机械定时两种工作模式，其中前者在射向高空时由于空中大气稀薄，燃烧速度变慢，导致弹药不能在预定时间和位置爆炸。为了更好地打击用氢气灌装的齐柏林飞艇，英国人发明了燃烧弹。同时英国人发明了曳光弹用于夜间射击。
两战之间
第一次世界大战向世人展示了飞机在战争中的重要性。高射武器在四年战争中受到了检验，经受过早期战略空袭的国家，包括英国，从中总结了许多经验教训。1925年发行的《高射火炮射击术》中总结了大口径高射火炮的五条技术要点：
装备高爆弹药，采用机械时间引信，具有先进的气动外形。
通过自动装弹等手段提高射速
通过长基线光学测距仪精确测量目标距离
中央火控系统，包括测速装置和必要的修正
精确的声学测量设备以便指引探照灯装置和规划弹幕射击
与此同时，英国军队采用了维克斯公司设计的1型高炮指挥仪。这是一种模拟计算机，能将输入的高度信息和通过目视追踪测得的速度信息换算成引信高度和方位角，并且通过表针式机构将方位角显示在炮位上。炮手通过“手摇对针”方式操作火炮瞄准目标。ub2型测高仪也逐渐被更精确的7m10m测高装置取代。[2]
法国，德国等其他国家也在这一时期推出了新的高射火炮和火控系统的设计，但是由于正值战后重建时期，军事预算紧张，且飞机在结构和作战性能上都没有出现大的变化，高射火炮发展总体比较缓慢，主要的工作在于改装和升级已有的。
从30年代开始，八个国家发展了雷达设备。到二战之前，雷达的精度已经超过了声学对空搜索设备，从而导致后者被淘汰。
凡尔赛条约禁止德国持有高射武器，克虏伯兵工厂研究的人员转移到了瑞典的博福斯兵工厂。1933年，博福斯兵工厂发明了flak1888毫米。
苏联在m191938。
大口径主要用于对高空大型目标的防御，而直到三十年代中期，低空近迫攻击的小型飞机才进入军队的考虑。1935年英军的一项测试显示，最适合用来攻击这类低空小型飞机的弹药是装备了碰炸引信的2磅（40mm）高爆弹。为此英国军方获得了博福斯40mm的生产授权，同时采用了双管维克斯2磅炮。与此同时英军还装备了3型对空指挥仪（kerrison指挥仪）。二战之前，博福斯公司的40mm还被其它十七个国家采用，直到今天其改进型已装备了98个国家和地区。
第二次世界大战
从30年代开始，日本、德国为了对外扩张侵略，加紧扩军备战，进而加速了飞机制造业和军火工业的发展。到第二次世界大战结束前这一时期，飞机无论是结构还是性能都发生了质的变化。原来采用的木、布等软质结构材料已被高强度的合金材料所代替；飞行速度比原来提高了一倍，达到每小时500千米左右；飞机的飞行高度普遍达到8～10千米。
与此同时，也毫不示弱，其作战性能得到了很大提高。在这一时期，在结构和性能方面有这样几个突出的变化：首先，采用了长炮管，借以提高初速和射高。有的小口径的炮管长度已达到口径的70倍，初速达到每秒1000米左右，比原来提高近50。中口径的射高达到10千米以上，是原来的3～4倍。其次，配备了先进的射击瞄准装置，提高了的命中率。再次，在小口径上配备了装填和复进等装置，大、中口径则采用了机械输弹设备，提高了的射速。另外，大部分都采用了自动化程度非常高的火控系统，全面提高了的作战能力。
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