二战初期大口径高射炮并不多，普遍为3英寸高射炮或者75毫米口径高射炮，法兰西战役期间德军的88毫米高射炮表现突出，对空能驱逐轰炸机，对地能反坦克，一时之间激起了各国研究大口径高射炮的兴趣。美国在1938年就提出了现代防空解决方案，旨在寻找一种大口径的高射炮，这个计划随后发展成了M1式4.7英寸（120毫米）重型高射炮。
M1式120毫米高射炮是美国在二战中制造的最大口径防空炮，并且在美国正式参战前就开始部署，在二战中属于先进的高射炮系统。
该炮口径120毫米，采用60倍径身管，无炮口制退器，立楔式炮闩，发射分装式弹药，弹头有破片弹和榴弹两种，重约50磅（约22.7千克）。火炮放在一个带有3支可折叠液压支架的轮式炮架上，部署的时候液压支架展开并撑起炮架，将炮轮升离地面，火炮后方有两个折叠平台，作战时放开供炮手操作。
火炮可360度调整方向角，最大仰角80°，标准的最大射速为10发每分钟，实际上在训练有素的炮兵手中能超过12发每分钟，对于一款二战时期的大口径高射炮而言实属优秀。火炮炮口初速度945米每秒，最大射程将近25000米，最大射高约17500米，炮弹拥有最长30秒的延时引信。
对于二战期间的高射炮而言，该炮的射击高度让其他同类火炮“望尘莫及”，甚至远超当时飞机的实用升限，因此该炮得到了“平流层大炮”的绰号。
M1高射炮性能虽好，火炮本身也足够笨重，装在八轮式炮架上重约31吨，只能用重型拖车以5~20英里的速度拖行，操作这门火炮需要一个13人组成的作战小组，其中包括1名军官、1名枪炮指挥官、1名炮兵中士、一名弹药中士以及另外7名负责装弹、方向调整的士兵。
通常情况下将4门M1高射炮集中部署，以形成一定密度的防护区域，由SCR-268雷达系统判断敌机方位，另外配以大功率探照灯。当雷达系统捕获目标后，操作人员通过三角测量法计算出具体数据，然后再得出高射炮射击参数。虽然这套设备在今天看来沉重且操作繁琐，但在当时却是实实在在的“黑科技”。
与其他高射炮不同，M1虽然赶在二战中服役，但却从没有真正走上一线去战斗，一方面是因为前线敌人没有战略轰炸机部队，使用90毫米高射炮就已经能够应对高空中的轰炸机了，另一方面当然就是火炮笨重，在太平洋的跳岛战术中用不上，在海上运送这么个31吨的火炮也是不小的负担，欧洲地区倒是有点用，有少部分被用来保卫伦敦等地免遭V1飞弹的攻击，然而它们抵达的时间太晚，压根就没有实战。
二战后M1跟随美军参与了朝鲜战争，并在那里对一部分螺旋桨飞机造成了杀伤，不过在面对喷气式飞机的时候反应笨拙，已经落后于时代，之后被防空导弹取代。在它十多年的服役中没有什么表现亮点，总共生产了约550门。
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