По устройству 20-мм пушка ШВАК была одинакова с 12,7-мм одноименным пулеметом. Различие было лишь в канале ствола.
Питание пушки ленточное. Перезаряжание пневматическое или механическое.

20-мм пушка ШВАК выпускалась в вариантах: крыльевом, турельном и мотор-пушка. Мотор-пушка отличалась большей длиной, наличием амортизатора и рядом других мелочей. Мотор-пушка ШВАК с некоторыми изменениями в 1941-1942 гг. устанавливалась на танках Т-60 и Т-38.

Общая длина пушек ШВАК составляла: для крыльевого варианта 1679 мм, для турельного - 1726 мм, для мотор-пушки - 2122 мм. Вес пушек соответственно 40 кг, 42 кг и 44,5 кг. Длина хода подвижных частей 185 мм. Темп стрельбы 700-800 выстр./мин.

Первоначально в боекомплект пушки входили осколочно-зажигательные и бронебойно-зажигательные снаряды.

Длина осколочно-зажигательного снаряда 2,4 клб, вес 96 г, снаряд содержал 27,5 г взрывчатого вещества.

Длина бронебойно-зажигательного снаряда 3,1 клб, вес 96,6 г.

Осколочно-зажигательные и бронебойно-зажигательные снаряды имели одинаковый метательный заряд - 19,2 г, и одинаковую баллистику (начальная скорость 815 м/с). Вес патрона 185 гр., вес звена 38 гр.

В 20-мм патронах к пушке ШВАК применена латунная гильзы цилиндрической формы с закраиной в донной части, выступающей за тело гильзы. Извлечение такой гильзы после выстрела было затруднено, так как оно начиналось при некотором остаточном давлении пороховых газов в канале ствола, когда стенки гильзы были еще прижаты к стенкам патронника. По этой причине часто случались поперечные разрывы гильзы и обрывы закраин. А это в свою очередь приводило к утыканию очередного патрона и к прекращению автоматической стрельбы.

Первоначально 20-мм патроны комплектовали применявшимися в наземной артиллерии высокочувствительным головным взрывателем мгновенного действия непредохранительного типа МГ-3. Но МГ-3 иногда давал преждевременные разрывы снарядов в стволе пушки. В конце 1936 г. МГ-3 был заменен взрывателем МГ-201, который имел более высокие чувствительность и мгновенность действия; вылетающий центробежный предохранитель (чека) был изъят. Но все же взрыватель МГ-201 не удовлетворял требованиям по безопасности, так как взводился в канале ствола пушки.

В 1938 г. он был заменен более чувствительным, безотказно срабатывавшем при встрече с перкалевой обшивкой самолетов и отличавшимся большим быстродействием взрывателем К-6, созданным П. Г. Щеголевым. Взрыватель К-6 имел механизм, обеспечивающий его взведение только после вылета снаряда из ствола пушки (на расстоянии 0,3-0,5 м от дульного среза), что практически исключало случаи преждевременного разрыва снаряда в стволе пушки.

Первоначально патроны к пушке ШВАК комплектовали осколочными снарядами, а в 1941 г. началось валовое производство осколочно-зажигательных снарядов с взрывателем К-6. В новых снарядах объем каморы под взрывчатое вещество и его вес возросли почти в два раза.

В мае 1941 г. началось валовое производство 20-мм подкалиберного бронебойно-зажигательного снаряда.

В конце 1942 г. был разработан 20-мм ОЗТ со временем трассирования 2 с.

Однако несмотря на модернизацию снарядов, их действие было достаточно слабо для калибра 20 мм.

Тем не менее, в годы войны развернулось массовое производство пушек ШВАК. В 1942 г. была выпущена 34601 пушка, в 1943 г. - 26499 пушек, в 1944 г. - 25633, в 1945 г. -13433. В 1946 г. было выпущено 754 пушки, и на этом производство 20-мм пушек ШВАК прекратилось.

Синхронные и крыльевые 20-мм установки ШВАК были установлены на истребителях И-153П, И-16, Як-1, Як-7Б, ЛаГГ-3, Ла-5, Пе-3, а в 1943 г. было выпущено 158 пушек для установки на истребителях «Харрикейн» взамен 7,92-мм пулеметов «Браунинг». Две неподвижные пушки были размещены на бомбардировщике Ту-2 и на части бомбардировщиков Пе-2.

Оборонительные турельные установки с 20-мм пушками ШВАК были установлены на бомбардировщиках Пе-8 и Ер-2.

Данные для турельного варианта, осколочно-зажигательный снаряд.

ТТХ	ШВАК(т)
Калибр, мм	20
Длина пушки, мм	1726
Ход подвижных частей, мм	185
Вес пушки без магазина, кг	42
Вес снаряда, кг	96
Вес патрона, кг	185
Вес заряда, кг	27.5
Темп стрельбы, выстр./мин	700-800
Начальная скорость снаряда, м/сек	815

Классификаторы
Тип носителя	Самолеты
Число стволов	1
Участие в войнах	1939-1940 гг. Советско-финляндская война 1941-1945 гг. Великая Отечественная война
Выпуск	Серийный
Произведено

Дополнительная информация
Конструктор	Шпитальный и Владимиров
Начало разработки	1935
Принят на вооружение	1936
Год закрытия серии	1946
Расшифровка аббревиатуры	Шпитальный Владимиров авиационный крупнокалиберный

Модификации
Модель	Описание
ШВАК(т)	Турельная. Базовая модификация.
ШВАК(кр)	Крыльевые 20-мм установки ШВАК (длина 1679 мм, вес - 40 кг) были установлены на истребителях И-153П, И-16, Як-1, Як-7Б, ЛаГГ-3, Ла-5, Пе-3, а в 1943 г. было выпущено 158 пушек для установки на истребителях «Харрикейн» взамен 7,92-мм пулеметов «Браунинг». Две неподвижные пушки были размещены на бомбардировщике Ту-2 и на части бомбардировщиков Пе-2.
ШВАК(м)	Мотор-пушка отличалась большей длиной, наличием амортизатора и рядом других мелочей (длина - 2122 мм, вес - 44,5 кг), с некоторыми изменениями в 1941-1942 гг. устанавливалась на танках Т-60 и Т-38.

Носители
Модификация	Установка	Носители
ШВАК(т)	ТУМ-5
ШВАК(кр)		И-153П, И-16, Як-1, Як-7Б, ЛаГГ-3, Ла-5, Пе-3