В начале 50-х гг. правительство США объявило конкурс на разработку пушки для вооружения самолетов на период до 1975 г. В этом конкурсе победила фирма "Дженерал Электрик", предложившая шестиствольную пушку М61А1 Vu"can. Первый образец пушки М61 калибра 20 мм был выпущен фирмой "Дженерал Электрик" в 1957 г. 

Пушка М61А1 "Вулкан" имела простую конструкцию, питающий и стреляющий механизм приводился в действие от внешнего привода мощностью 26 кВт (по другим сведениям - 14,7 кВт). Длина ствола 1524 мм, общая длина пушки 1875 мм. Вес самой пушки 120 кг, вес пушки с системой подачи, но без патронов 190 кг. Темп стрельбы 6000 выстр./мип. Часть пушек имела еще и уменьшенный темп стрельбы - 4000 выстр./мип для стрельбы по наземным целям. Время выхода на максимальный темп стрельбы - 0,3 с.

Питание пушки беззвеньевое из цилиндрического магазина емкостью около 1000 патронов. Магазин соединяется с пушкой при помощи одной или двух конвейерных лент, расположенных в эластичных направляющих рукавах. При одной конвейерной ленте стреляные гильзы отражались наружу, однако в тех случаях, когда отражение гильз наружу недопустимо, в установках был предусмотрен возвратный конвейер для стреляных гильз. В цилиндрическом магазине патроны были расположены между радиальными перегородками. Центральный ротор, выполненный в форме архимедова винта, постепенно перемещал патроны из магазина в конвейер.

Внешний привод подачи патронов - вал, соединенный с гидроприводом пушки. Тип подачи - двухконвейерный: стреляные гильзы возвращаются в магазин. Общая длина направляющих рукавов - 4,6 м.

Стрельба из пушки М61А1 велась стандартными патронами "20 х 102", теми же, что и у пушки М39. Патроны снаряжены бронебойно-зажигательными, подкалиберными, осколочно-зажигательными и осколочными снарядами. С начала 1990-х гг. большинство снарядов снабжается пластмассовыми ведущими поясками. Начальная скорость калиберного снаряда 1030 м/с, подкалиберного - 1100 м/с, эффективная дальность стрельбы до 1000м.

При стрельбе из авиационной пушки возникают резонансные вибрации, приводящие иногда к нарушению нормальной работы бортового электронного оборудования. Так, например, при стрельбе из пушки М61А1, установленной на самолете F-16 (сентябрь 1979 г.), из-за вибраций нарушилась нормальная работа навигационного компьютера. При тренировочных полетах на высоте 4200 м при стрельбе из пушки наблюдались несанкционированные развороты самолета. Выход был найден в незначительном изменении темпа стрельбы, исключившем появление резонансных колебаний.

Пушка М61А1 имеет вариант GAU-4A, основным отличием которого является отсутствие внешнего привода пушки. В GAU-4A для вращения блока стволов используются отводимые из трех стволов пороховые газы. Первоначальная раскрутка блока стволов обеспечивается инерционным стартовым устройством с электрическим двигателем. Все перечисленные характеристики М61А1 идентичны для пушки GAU-4A.

Первым самолетом, оснащенным пушкой "Вулкан" М61А1, был истребитель-бомбардировщик "Тандерчиф" F-105. Пушка была встроена в фюзеляж самолета.

С 1961 г. пушками М61А1 начали оснащать истребители "Фантом" F-4C, которые первоначально были вооружены только ракетами. На истребителе F-4С размещалось две пушки в подвесных установках с боекомплектом 1200 снарядов в каждой. Однако при ведении воздушного боя эффективность подвесных установок оказалась недостаточной из-за влияния вибрации на точность стрельбы. Был сделан вывод, что оптимальным является размещение пушки по продольной оси самолета или вблизи ее. Поэтому для вооружения истребителей F-4E, F-14A, F-15 и F-16 принята встроенная пушка.

Пушками М61А1 вооружались истребители-бомбардировщики F-111A, F-104, палубные штурмовики A-7D иА-7Е.

Пушка М61А1 стала последней пушкой, которая использовалась в кормовых оборонительных установках американских бомбардировщиков. Пушками "Вулкан" были оснащены кормовые (хвостовые) установки стратегических бомбардировщиков В-52 и В-58. Кроме того, на базе авиационной пушки "Вулкан" были созданы корабельные 20-мм установки "Вулкан-Фаланкс", а также ряд зенитных самоходных установок.

Для 20-мм пушек М61А1 и GAU-4 в США были разработаны подвесные контейнеры SUU-23A и SUU-16A, предназначенью для крепления на до - и сверхзвуковых истребителях и штурмовиках. Основное назначение пушек - ведение огня по наземным целям на дистанции до 700м.

Чтобы исключить подачу электроэнергии для вращения блока стволов с борта самолета-носителя контейнера, автоматика пушки М61А1 приводится в действие от воздушной турбины, работающей от набегающего потока. Турбина смонтирована на откидной панели контейнера, которая, опускаясь, ставит турбину под воздействие воздушного потока. Использование воздушной турбины приводит к ограничению скорострельности при скоростях самолета менее 650 км/ч и увеличению сопротивления воздуха по сравнению с сопротивлением воздуха, испытываемым контейнером SUU-23A с пушкой GAU-4. Для разгона блока стволов пушки GAU-4 перед каждой очередью выстрелов используется электрический стартер.

Пушки в контейнерах закреплены неподвижно. При желании на земле пушке можно придать угол "1" по горизонтали и вертикали от оси контейнера. Во время стрельбы контейнеры (пушки) наводятся с помощью пушечного прицела или системы управления огнем. Стреляные гильзы выбрасываются наружу. После отпускания кнопки стрельбы пушка разряжается автоматически, поэтому самовоспламенение патронов практически исключено. При разряжании пушки выбрасывается небольшое количество боевых патронов.

Электропитание установки производится от бортовой сети самолета: переменный ток - 208 В, 400 Гц, трехфазный - потребляемый ток контейнера SUU-16A - 7А; контейнера SUU-23A - 10 А. Установка контейнера SUU-23A может работать и от постоянного тока напряжением 28 В; потребляемый ток при этом равен 3 А.

Рассеивание снарядов: 80 % укладываются в круг диаметром 8 миллирадиан.

Габариты контейнеров SUU-16A и SUU-23A одинаковы. Длина 5.05 м, диаметр 560 мм. Боекомплект 1200 патронов. Вес контейнера SUU-16A (SUU-23A) без патронов 484 кг (489 кг), с патронами 780 кг (785 кг).