俄國(guó)是較早裝備馬克沁機(jī)槍的國(guó)家之一，在19世紀(jì)末進(jìn)行了大量的測(cè)試，曾嘗試了11.43毫米、10.67毫米等少見口徑，后來選擇了7.62毫米口徑，經(jīng)過不斷地修改優(yōu)化，最終發(fā)展成對(duì)俄軍和蘇軍都影響深遠(yuǎn)的M1910重機(jī)槍，這款機(jī)槍的一個(gè)有趣的變型就是ZPU M4防空機(jī)槍。

ZPU M4是蘇聯(lián)在20年代研制的防空裝備，當(dāng)時(shí)空軍已經(jīng)成長(zhǎng)為一個(gè)全新的軍種并表現(xiàn)出很強(qiáng)的威懾力，防空機(jī)槍和小口徑防空炮在當(dāng)時(shí)很受歡迎，畢竟當(dāng)時(shí)飛機(jī)的技術(shù)也不算很強(qiáng)，防空機(jī)槍已經(jīng)能夠滿足大部分時(shí)候的作戰(zhàn)需求。

1928年，炮兵總局指示圖拉武器工廠以M1910機(jī)槍為基礎(chǔ)研制2聯(lián)、3聯(lián)和4聯(lián)的防空機(jī)槍，其中4聯(lián)版的就是ZPU M4，也是知名度比較高的。

之所以采用多聯(lián)裝的舊式機(jī)槍，一方面是M1910機(jī)槍本身可靠性高，彈道特性符合當(dāng)時(shí)的防空需求，直接省去了機(jī)槍的研制過程，而多聯(lián)裝的結(jié)構(gòu)只是為了簡(jiǎn)單粗暴的提升火力密度。沒錯(cuò)，事情就是這么簡(jiǎn)單。

防空機(jī)槍擁有一座堅(jiān)固的支架，它可以安裝在汽車或船舶甲板上，也可直接安裝在平整地面上，機(jī)槍后方有抵肩結(jié)構(gòu)，射手用它抵住肩膀操作機(jī)槍移動(dòng)方向并射擊。

4挺機(jī)槍并排安裝，共同俯仰或水平移動(dòng)，水平方向旋轉(zhuǎn)沒有限制，俯仰角度在-10°~85°。每挺機(jī)槍下方安裝彈藥盒，起初每個(gè)彈藥盒容納250發(fā)彈藥，后來增加到500發(fā)甚至1000發(fā)，對(duì)于單挺每分鐘600發(fā)射速的機(jī)槍來說彈藥量非常的充足。

機(jī)槍保留了水冷套筒，冷卻水通過管道與下方的水箱循環(huán)，冷卻水補(bǔ)充通過手動(dòng)泵完成，每挺機(jī)槍內(nèi)容納大約4升冷卻水。

機(jī)槍使用環(huán)形瞄準(zhǔn)具，可以攻擊最大1400米高度的目標(biāo)，對(duì)航速500千米/小時(shí)以下的低空目標(biāo)具有較大威脅，4挺機(jī)槍噴射的火舌別說命中目標(biāo)，密集的彈幕看起來就能嚇倒不少菜鳥飛行員。

每挺ZPU M4防空機(jī)槍需要3名乘員操作，其中射手1名，另外兩人負(fù)責(zé)補(bǔ)充彈藥，或者接替受傷的射手作戰(zhàn)等。

在30年代，蘇聯(lián)對(duì)ZPU M4機(jī)槍進(jìn)行了升級(jí)，其中優(yōu)化了瞄準(zhǔn)設(shè)備，有文章提到安裝2倍徑光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡和限象儀，不過老照片中基本都是環(huán)形瞄準(zhǔn)具。

原本光滑的圓柱形水冷套筒增加縱向凹槽強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的冷卻水也被更換，原本機(jī)槍直接使用普通水進(jìn)行冷卻，可是冬季水結(jié)冰膨脹可能脹破水冷套筒，射擊升溫后水要么漏光要么快速蒸發(fā)并產(chǎn)生水蒸氣，新的冷卻液基本采用一半水和一半的甘油，另外再加入0.1％的氫氧化鈉，據(jù)說這種防凍的冷卻液在零下50°都不會(huì)結(jié)冰。

二戰(zhàn)爆發(fā)時(shí)蘇軍手中裝備了很多ZPU M4防空機(jī)槍，衛(wèi)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后這些機(jī)槍發(fā)揮了很大作用，在著名的布列斯特要塞戰(zhàn)斗中蘇軍防空營(yíng)將機(jī)槍平射掃射敵步兵，密集的火力打得德軍步兵寸步難行，后來機(jī)槍被航彈破壞后德軍才得以推進(jìn)。

至少在衛(wèi)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)前期，ZPU M4機(jī)槍很多時(shí)候還是在執(zhí)行它的本職工作，但在1943年春季后它已經(jīng)無法應(yīng)對(duì)性能更好的飛機(jī)了。ZPU M4的生產(chǎn)工作持續(xù)到1945年，之所以能堅(jiān)持這么久，主要是這款防空機(jī)槍被證明是非常高效的反步兵武器，因此1943年后它在戰(zhàn)場(chǎng)上大部分時(shí)候都是當(dāng)成重機(jī)槍使用。

芬蘭軍隊(duì)在交戰(zhàn)中也繳獲了一些ZPU M4，不知道是出于輕量化需求還是無法提供蘇軍那樣的冷卻液，芬蘭人在套筒上開洞變成風(fēng)冷機(jī)槍，這點(diǎn)重量變化顯然對(duì)笨重的機(jī)槍沒什么作用，反而降低了火力持續(xù)性。

二戰(zhàn)后ZPU M4從蘇軍裝備中退役，新的防空機(jī)槍取代了它的位置，一些機(jī)槍被運(yùn)輸?shù)狡渌麌?guó)家使用，越戰(zhàn)期間ZPU M4還被用來對(duì)抗過直升機(jī)。