Началось все с разработки в конце 1930 г. Б.Г. Шпитальным совместно с И.А. Комарицким (старейшим и опытнейшим работником оружейной промышленности) авиационного пулемета ШКАС с темпом стрельбы 1800 выстр./мин, более чем вдвое превосходящим лучшие мировые образцы. К тому же пулемет оказался достаточно легким и компактным.
Выдающийся темп стрельбы пулемета ШКАС удалось получить благодаря высоким скоростям движения подвижных частей и оригинальной системе подачи, обеспечивающей плавное извлечение патрона из металлической звеньевой ленты и перемещение его на линию канала ствола к моменту досылания. Подача патрона производилась при помощи зубчатки на десять гнезд, вращавшейся внутри неподвижного кожуха. На оси зубчатки и внутренней поверхности кожуха имелся винтовой паз. При повороте зубчатки патрон закраиной гильзы скользил по винтовому пазу таким образом, что его извлечение из ленты и подача происходили за десять тактов (выстрелов). Это исключало выпадение пули и смещение капсюля из гильзы. Весьма интересно был реализован выбрасывающий механизм, удалявший гильзу за пределы оружия в два такта.
Постановлением Реввоенсовета от И октября 1932 г. ШКАС приняли на вооружение ВВС КА и в следующем году поставили в валовое производство. При этом для обеспечения нормальной эксплуатации пулемета пришлось разработать к нему специальные авиационные патроны повышенной надежности (увеличили прочность стенок гильзы, усилили крепление пули в дульце и капсюля в гнезде гильзы).
Создание этого пулемета сразу же вывело Советский Союз на первое место в ряду ведущих держав по стрелковому авиавооружению. Это оценил И.В. Сталин. Важно, что высокий темп стрельбы пулемета позволял получить необходимый вес секундного залпа без значительного увеличения количества стволов на истребителях и не переходить к многопулеметным крыльевым установкам, отличавшимся большим рассеиванием при стрельбе в воздухе.
В середине 1937 г. Шпитальный и конструктор ОКБ-15 Бортновский, взяв за основу принцип подвижного ствола при отпирании, впервые реализованного двумя годами ранее И.В. Савиным и А.К. Норовым в пулемете СН, разработали пулемет Ультра- ШКАС (УШ) с заявленным темпом стрельбы 5000 выстр./мин - в 1,7-1,8 раза выше, чем у СН. Пулемет УШ представлял для ВВС несомненный интерес, так как в значительной части базировался на уже освоенном производством и войсками ШКАСе. Однако превзойти СН по темпу стрельбы и эксплуатационным качествам пулемету УШ не удалось. В 1939 г. его приняли на вооружение ВВС КА в турельном варианте, но после изготовления 75 единиц выпуск прекратили. В производстве УШ оказался еще более сложным, чем ШКАС.