2 cm Flak 30
2 cm Flak 38

Lentokoneiden nopeuden kasvaessa 1930-luvulla todettiin 2 cm Flak 30:n tulinopeuden jääneen liian alhaiseksi tehokasta torjuntaa ajatellen. Tämän lisäksi Flak 30 oli melko altis häiriöille. Waffenfabrik Mauser AG aloitti oman 20 mm ilmatorjuntatykin kehittelyn vuonna 1934 insinöörien Linder ja Froebe johdolla. Kehitystyö jatkui vuoteen 1938 ja sarjavalmistukseen pääsi vuonna 1939 uusi 2 cm Fliegerabwehrkanone 38. Suurin parannus oli teoreettisen tulinopeuden nostaminen 450–480 laukaukseen minuutissa, jolloin myös käytännön tulinopeus nousi 220 laukaukseen minuutissa. Flak 38 oli myös kevyempi ja lisäksi edullisempi valmistaa. Flak 38 perustuu myös lyhyeen putkirekyyliin kuten Flak 30:tä, mutta muuten aseen koneisto on tyystin erilainen kuin vanhemman tykin ja on läheistä sukua Mauserin MG 151 -lentokonetykille.
Tykin putki on vanhemman mallin mukaan 130 cm:n pituinen kahdeksanrihlainen ja pikakiinnityksellä varustettu, mutta se on kiinnitetty luistia huomattavasti lyhyempään putkenjatkeeseen. Flak 38:n lukon sulkukappale kiertyy lukon pituusakselin ympäri ja on varustettu katkaistua kierrettä muistuttavilla lukitussolakkeilla. Liipaisinkoneiston vapautettua lukon se syöksyy eteenpäin vieden patruunan mukanaan putkeen. Sulkukappale kiertyy ohjausurissaan ja lukko pysähtyy hetkeksi patruunan työnnyttyä putkeen, mutta vasta erillisen lukon takana liikkuvan inertiakappaleen iskeytyminen lukon perään saa jäykkäyhteyden lukon ja putken välillä syntymään lukitussalvan kiinnittäessä sulkukappaleen putkenjatkeen koneistuksiin. Iskurin työntyminen lukituskappaleen läpi sytyttää patruunan nallin jolloin putki ja lukko alkavat yhdessä peräytyä rekyylin voimasta. Lukitussalpa aukeaa ja sulkukappale pääsee kiertymään ohjausrullissaan. Putken hidastusrenkaat pysäyttävät putken liikkeen ja putkenpalautusjousi palauttaa sen taas etuasentoon, mutta lukon sulkukappaleen irrotessa putkenjatkeesta lukko on jo saanut tarpeeksi liike-energiaa palatakseen taka-asentoonsa. Lukon peräytyessä hylsy poistuu aseesta ja laatikon peräosan puskuri pysäyttää inertiakappaleen liikkeen. Puskurijousi ja laatikon kannessa lukon yläpuolella oleva palautinjousi saavat lukon liikkumaan taas eteenpäin ja toimintasyklin toistumaan. Toisin kuin aiemmassa Flak 30:ssä Flak 38:ssa ei ole erillisiä laukaisupolkimia kerta- ja sarjatulta varten, vaan ampumatapa valitaan varmistimen valintavivusta. Kuten Flak 30:ssäkin lippaan tyhjentyessä lukko jää taakse on ase vireeseen.
Flak 38:ssa käytettiin samaa Sonderanhänger 51 ajolaitetta kuin Flak 30:ssäkin ja myös aluslavetti on samantyyppinen. Ylälavetti on suunniteltu uudestaan niin että tykin kehto on sijoitettu molemmilta puolilta avoimien laakerikehien väliin joihin kehdon kehämäiset vastinpinnat sijoittuvat. Lavetin suuntauskoneisto on muutettu nopeammaksi ja tarkemmaksi niin että suuntaaja voi valita kahdesta vaihteesta nopeamman karkeaa suuntausta varten tai hitaamman hienosuuntaukseen. Korkeussuuntaus ulottuu Flak 38:ssa –20 asteesta +90 asteeseen, ja korkeussuuntauksen hammaskehä on oikeanpuoleisen laakerikehän sisällä. Suuntaaja ei enää istu suoraan tykin takana vaan sen oikealla sivulla. Tähtäimenä oli alkuun aiemman Flakvisier 35:n pohjalta kehitetty sähkötoiminen Flakvisier 38 -automaattitähtäin, mutta sodan kuluessa yksinkertaisempi Linealvisier 21 vakiintui tykin tähtäimeksi. Myöhemmin lentokoneiden nopeuksien kasvaessa liian suuriksi ennakkolaskimelle tykkiin kehitettiin yksinkertainen heiluriennakkorengastähtäin Schwebekreisvisier 30.