К зиме 1916 г. боевые поля Европы стали по-настоящему трехмерными — небо над головой патрулировала разведывательная и истребительная авиация. Пытаясь сбить эти самолеты, пулемет, соответственно, приобрел новую функцию. Необходима была одна простая модификация, чтобы превратить тяжелый наземный пулемет в противовоздушное орудие, — специальная подставка, которая позволяла бы наводить его на цель и стрелять под углом возвышения до 90 градусов. Наиболее простая и, несомненно, наиболее эффективная установка для одиночного орудия представляла собой довольно простую насадку, устанавливаемую поверх пулеметной треноги, которая поставлялась как вспомогательное оборудование к обычным наземным сошкам или салазочному станку. Она позволяла осуществлять быструю переустановку пулемета и изменение угла возвышения, но требовала проворной работы ног со стороны подносчика боеприпасов. Иногда в окопах принимали более топорное решение, когда треноги или салазки устанавливали на наклонных столах, либо закрепленных в стенах траншеи, либо имеющих собственные поддерживающие рамы. Единственными дополнительными приспособлениями этой конструкции были специальный многокольцевой прицел (который помогал пулеметчику рассчитать поправку, необходимую для поражения движущейся цели) и установленная на возвышении мушка. Модифицированные таким образом пулеметы оказались чрезвычайно удачливыми в охоте на относительно тихоходные, летающие на малой высоте самолеты того времени. Самолет «Красного барона» Манфреда фон Рихтхофена был сбит, а сам он погиб в апреле 1918 г., попав под огонь наземного пулемета (возможно, «Виккерса», из которого стреляли сержант Седрик Попкин и рядовой Руперт Уэстон из 24-й пулеметной роты 4-й австралийской пехотной дивизии) над полем боя при Сомме. Эдуард Мэннок, величайший из британских асов, в июле того же года тоже был расстрелян наземным огнем.
Немцы возлагали большие надежды на усовершенствованную версию MG08, стрелявшую боеприпасами 50-го калибра (12,7 мм) — T-Patrone, которые сконструировал в Магдебурге некто Польте для противотанкового орудия затворного действия — «Маузер» образца 1918 г. Танковый и самолетный пулемет T.u.F. (Tank und Flieger) слишком поздно стал применяться в действующей армии, и, хотя консорциум, состоящий из более чем пятидесяти небольших инженерных компаний во главе с Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
(M.A.N. — М.А.Н.), получил заказ на изготовление 4000 таких орудий, которые предполагалось поставить в войска к концу 1918 г., похоже, что собрано их было совсем немного. Один экземпляр пулемета T.u.F. в комплекте с менее чем сотней патронов оказался в руках американцев в 1921 г., и патрон внес свой вклад в дальнейшее развитие боеприпасов для пулеметов «Браунинг» M1921 и М2 калибра 0,50 дюйма, обладающих лучшими баллистическими характеристиками, чем оригинальный патрон, разработанный в США.
Из двух абсолютно новых видов оружия один — самолет-истребитель — полностью опирался на пулемет, без которого подобная техника просто не смогла бы существовать. Первым пулеметом, который попытались установить на самолете, стал «Льюис»; один из первых вариантов имел казенник, рассчитанный на патрон 0,30–06, демонстрационный образец был изготовлен на заводе автоматического оружия в Баффало. Испытания начались 7 июня 1912 г. в Колледж-Парк, штат Мэриленд, демонстрацию проводил капитан Чарлз Чандлер, стрелявший из пулемета «с рук». В целом стрельбы были одобрены, но было ясно, что придется решать проблему наведения установленных на борту самолета пулеметов. Это было довольно простым делом на борту двухместного самолета, где стрелок-наблюдатель мог пользоваться орудием, установленным на шарнирной турели, но, почти по определению, двухместники имели тенденцию быть медлительными и маломаневренными. В одноместном самолете и без дополнительных проблем, связанных с наведением пулемета, у пилота и так было много работы по управлению самой машиной. Решение заключалось в установке вооружения параллельно продольной оси самолета, таким образом, чтобы пилот мог осуществлять прицеливание, разворачивая самолет вдоль траектории огня. Учитывая заедания (которые были довольно частым явлением, несмотря на то, что наиболее внимательные пилоты проверяли каждый патрон, загружаемый в магазин или в патронную ленту) и вытекающую отсюда необходимость ручной перезарядки орудия, оно должно было располагаться в пределах досягаемости пилота. Серьезной помехой для подобного размещения пулемета являлся пропеллер.
Французов, которые стали пионерами в установке соосных с самолетом пулеметов, такая мелочь не остановила. В 1914 г. Раймон Солнье разработал устройство для синхронизации действия орудия с вращением воздушного винта, но столкнулся с трудностью, обусловленной различным качеством боеприпасов, влиявшим на реальную скорострельность пулемета. Он установил прочные стальные клиновидные пластины на лопасти пропеллера в надежде отклонить пулю дефектного патрона, который мог выстрелить с опозданием, но такое решение его не удовлетворило, и Солнье утратил интерес к дальнейшей разработке проекта.
В марте 1915 г. Ролан Гаррос — к тому времени уже выдающийся пилот, расстроившись после единственной неудачи в воздушном бою, отсоединил установленное на его моноплане синхронизирующее устройство «Моран-Солньер L», которое Солнье установил в качестве испытательной модели, и, призывая на помощь господа, стрелял из пулемета, полагаясь только на стальные пластины, отклоняющие пули от лопастей пропеллера. (По всей вероятности, самолет в это время находился на земле — но ведь есть пределы даже для галльского хладнокровия.) Находившиеся поблизости люди, вероятно, пережили несколько неприятных минут из-за неизбежного рикошета пуль от защитных пластин, но это сработало, и в течение трех последующих недель Гаррос сбил не менее пяти немецких самолетов, с максимальной выгодой используя элемент внезапности, который обеспечивало его дерзкое «открытие».
10 апреля 1915 г. Гаррос совершил вынужденную посадку в немецком тылу, и, хотя он поджег свой самолет, немецким инженерам удалось обнаружить и исследовать отклоняющее устройство. Можно представить, в какой ужас они пришли от конструктивного решения, которое опиралось исключительно на слепую случайность. Немецкая педантичность не могла принять этого, и армейские представители обратились к Антону Фоккеру, голландскому инженеру, создавшему одни из лучших истребителей этой войны, с предложением приостанавливать действие пулемета в то время, когда одна из лопастей пропеллера находится на линии огня орудия. Через несколько дней Фоккер предоставил механическое сцепление, основанное на более раннем патенте, выданном швейцарскому инженеру Францу Шнайдеру, которое опиралось на несколько тяг, соединяющих выступ на валу воздушного винта с пусковым механизмом, блокируя его, когда лопасть воздушного винта приближалась к линии огня, а затем вновь позволяя механизму функционировать свободно.
23 мая 1915 г. Фоккер продемонстрировал работу этой системы на пулемете «Парабеллум» MG14, установленном на моноплане «Фоккер М.5К», но «Парабеллум», который мог действительно достигать очень высокой скорости стрельбы — до 800 выстрелов в минуту, был почти сразу же заменен «Максимом» MG08, работавшим в более ровном и в действительности более эффективном режиме огня — 400 выстрелов в минуту. Тем не менее пулеметы «Парабеллум» продолжали использоваться на подвижных лафетах.
