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1零戰21型（A6M2）
零戰既然是一種在空母上操作的飛機，那麼在空母上運作的便利性就是設計時必須考慮的要項之一。可是日本空母的飛行甲板升降機只剛好容的下零戰一一型的主翼，一旦位置稍有偏差，在運送過程中，翼尖非常容易和艦內結構發生碰撞而造成意外。為解決此一問題，崛越乃將主翼翼尖重新設計成能以人力向上折起50公分的形式，好方便艦上運作。此種改良型稱為零戰二一型。

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原始圖

3零戰52型（A6M5）
由於原本預定取代零戰的後繼機烈風在發動機問題上持續無法解決，導致開發進度嚴重落後；此致命的問題使得烈風無法順利在1943年開始量產取代零戰成為新一代的海軍艦載機主力機種，在美軍持續換裝新型戰機的同時日本海軍使用之零戰21、22、32型性能已經開始顯得落伍，在新型機遲遲下不來的情形下海軍繼續進行零戰的改良，成果即為零戰52型。


零戰52型採納了以往作戰之經驗，除了強化機身結構之外也開始加裝了防彈裝甲以及自封油箱，並且換裝了新型的20mm機砲，在火力以及後勤上皆有稍作改善；由於換裝了出力較大的發動機因此在空重增加的零戰52型測試上飛行數據上並沒有比以往的零戰低劣，但是以設計者堀越二郎以及當時日軍空戰王牌坂井三郎的說法得知零戰52型在飛行操作的平衡度上比零戰21型來的差勁，因此日後一直有「零戰52型遜於21型」之說法。


此改良型於1943年8月試飛成功，並快速量產投入當時重建的日軍航艦部隊，但是在馬里亞納海戰證實了此型機種的改良幅度不足以應付當時美軍航艦上配發之新型F-6F地獄貓式戰機，機體的不足加上駕駛員技術的不良，使得此型機種從出場開始即告落伍；雖然在產量上居零戰系列之冠，但大多數最後作為自殺攻擊之用。

[編輯] 零戰的優勢與弱點

珍珠港事件中從赤城號航空母艦起飛的零式戰機零戰曾經在二次世界大戰初期產生所謂的零戰神話，被視為不可能擊敗的無敵戰機。這個神話造成來自幾種不同的因素。

西方國家當時普遍不相信一個東方國家造的戰鬥機性能可以達到一個超過他們想像的水準。
有關零戰的性能情報未受到重視。
初期與零戰遭遇的時候，飛行員普遍使用錯誤戰術以及受到經驗不足的影響。
戰爭初期日本海軍航空隊飛行員訓練紮實。
零戰主要的優勢包含：

非常低的翼負荷，成就零戰極為優異的水平面迴轉能力。
比同時期戰機高的航程。
中高度以下良好的爬升率。
零戰在作戰中表現出來的主要弱點有：

因為設計上要求低翼負荷，飛機重量必須刻意的降低，導致結構強度不足以適應高速下大幅度動作產生的應力，機體發生部分結構解體的情形很常見。零戰無法高速俯衝的問題從一開始就沒有實際上解決過，結構強度不足同時也導致飛機承受戰損的能力不高。
日本的發動機技術不如其他航空先進國家，使得零戰的性能必須以降低機體重量來達到，惡化前一點提到的結構強度問題。
零戰的控制面在高速下很難改變角度，導致運動性能嚴重降低，這個情況從大約220英里/時的空速開始出現，超過300英里/時的空速下，操縱桿需要施加非常大的力量方能移動，運動性能比起同速度或是更高速度範圍下的新一代英美戰機要差。
零戰的99式20毫米機砲的砲口初速不高，彈道彎曲，實際上射程比美國的0.50英吋機槍還低，加上彈藥數量少，對經驗較少的一般飛行員來說效果不佳。而7.7毫米機槍無法穿透許多美國戰機的裝甲板。