M61火神式機炮（M61 Vulcan，中文通常簡稱成M61機炮、火神炮）是一種由美軍開發的六管連發機關炮，經常被裝載在戰鬥機、直升機上作為高射速近距離火炮系統。通用代號GAU-4（GAU是“航空用火炮”，Gun, Aircraft Unit的縮寫），口徑為20mm，其航空用版本被賦予M61的代號，與M39同為美國軍機上常見的固定武裝。
1946年6月，主力軍品商通用電氣（GE）承包到這項開發計劃並且將其命名為火神計劃（Project Vulcan），成為火神炮這稱呼的由來。在經過非常久的測試過程後，軍方決定選擇T171型20mm炮作為存續款式繼續發展下去，並且在1956年時正式被美國陸軍制定為標準系統，而同款武器的空軍用版本，則賦予M61 "火神式"的代號。
M61是一種使用外力驅動、六管滾動運作、氣冷、電子擊發的加特林炮。其中使用在F-14雄貓式戰鬥機與F/A-18黃蜂式戰鬥攻擊機上的M61A1可以選擇液壓或衝壓（Ram Air）方式驅動，採電子控制，搭配無連結填彈系統，極限射速可達每分鐘7200發，但實際運作時可選擇4000spm與6000spm兩種不同的射速。至於輕量化的M61A2型則只能搭載在F/A-18型戰機之上。在F-14戰機上的M61最大載彈量可達676發，而F/A-18則為570發，使用美軍的20mm口徑、無連結M-50或PGU系列電子擊發彈。
加特林轉管炮在射速和身管壽命上佔有先天的優勢。在炮管旋轉的同時，每根炮管都處於不同的發射階段。當炮管旋轉到最高點時，膛內彈藥被擊發，旋轉過最高點後再拋殼——裝彈——在下次旋轉到最高點時又被擊發——如此循環。所以整門炮的射速是六個炮管射速的總和，如同六門 20 毫米單管炮在並型射擊。由於有六個炮管分擔整個射擊循環，所以在相同射擊次數下，“火神”炮的身管壽命是單管炮的六倍。
F-16 戰鬥機在機身中部安裝了一個巨大的圓形彈鼓，內部安裝有一個阿基米德螺旋杆，彈藥就順螺旋杆排列。當阿基米德螺旋杆旋轉時，彈藥就被“擠”到向航炮供彈的傳送帶中，既可以想象一下絞肉機的原理。這樣等於有了一個自動化的彈藥傳輸導軌，取消了彈鏈，避免了因彈鏈引起的可靠性問題。
M61A1 家族中大多數都是飛機本身的液壓系統來驅動（液力馬達），少數使用飛機的供電系統（電動機）。在全射速時，整門炮需要 35 馬力來驅動，從射擊方向看去，彈鼓呈反時針方向旋轉。6 個炮管由數片夾具固定，這些夾具可以更換成其它直徑的，藉以微調炮彈的散佈模式。炮管內部都有膛線。
M61家族的機炮在軍隊裡服役已經超過半個世紀，是套穩定性無庸置疑的系統。在航空運用上，第一架搭載M61系列機炮的飛機是F-104“星辰鬥士”式戰鬥機，之後包括F-105，F-106後期型，F-111，F-4，B-58等數款戰鬥機與轟炸機全都搭載過M61。現行正在使用M61機炮的機種包括了美國空軍的F-15，F-16，與最新銳的F-22“猛禽式”（Raptor）隱形戰鬥機，而海軍航空隊的使用範圍則包括F-14與F/A-18兩架主要的航空母艦艦載機。
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