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1944年10月23日菲律賓萊特灣(Leyte Gulf)海戰展開時,愛宕為第一機動艦隊所轄第二艦隊司令長官栗田健男中將旗艦,統帥第一遊擊部隊,即栗田艦隊。但戰役首日清晨,愛宕就遭美國海軍潛艇USS Darter (SS-227)以四枚魚雷擊沉。愛宕沉沒後,包括栗田中將在內的生還者由戰艦大和收容,並改以大和作為栗田艦隊旗艦。大和在1944年8月15日馬里亞納海戰之後編成的戰鬥序列為第二艦隊第一戰隊一號艦,為第一戰隊司令長官宇垣纏中將旗艦。因此萊特灣海戰時,大和的艦載機垂直尾翼戰術編號應為211。
日本帝國海軍自上世紀二〇年代後葉即已針對艦隊運作規劃兩類型水上偵察機:三座長航程水偵及雙座短航程水偵。前者用於艦隊長程戰略索敵偵察;後者則用於輔助搭載艦艇的戰鬥任務,包括主副砲彈著觀測、反潛、防空等。也因此雙座水偵皆具有一定程度的俯衝轟炸與空戰能力。至三〇年代中葉,兩類型水偵都秉持此原則平行發展,每一年半至兩年即由海軍本部提案開發新機型以持續改進飛行表現。至此時,三座與雙座水偵分別演進至川西E7K1九四式一號水上偵察機(上三)與中島E8N2九五式二號水上偵察機(下二)。
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然而因中國戰事逐漸擴大,尤其在1937年底蘇聯軍援中國新式機種並派遣航空志願隊介入參戰之後,日軍飛機與飛行員的損失補充漸趨捉襟見肘。在此情況下,原作為偵察用途的水偵亦用以掛彈攻擊地面目標,甚至作為戰鬥機使用,成果還不差。
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這也使海軍本部在此前1935年(昭和十年)擘劃集偵察、戰鬥、攻擊、俯衝轟炸、彈著觀測於一體的十試水上觀測機(制式採用後稱為F1M零式觀測機)概念獲得印證(上);同時亦促成專職水上戰鬥機的開發:川西N1K強風水上戰鬥機(中)及其過渡方案中島A6M2-N二式水上戰鬥機(下)。
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受當時中國戰局及十試水觀發展影響,海軍本部開始著重兩類型水上偵察機的附加戰鬥功能。1937年(昭和十二年)九月,海軍本部提出十二試二座水上偵察機開發案以取代九五式水偵,並要求六小時以上偵察航程與60度俯衝轟炸能力。稍後又提出十二試三座水上偵察機開發案以取代九四式水偵,並要求十小時以上偵察航程、操控性與250公斤炸彈掛載能力。
十二試二座水偵由中島E12N、愛知E12A、川西E12K試作機共同競標,但川西在設計階段即提前退出,且最終中島與愛知試作機亦未獲制式採用。十二試三座水偵則由川西E13K (上三)與愛知E13A (下二)共同競標,但愛知因同時開發E12A資源不足而錯過1938年九月的E13A試作機交期,直到翌年一月才完成。
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川西的E13K試作機除極速外,飛行表現都較愛知E13A試作機佳,但其兩架試作機可能因飛行時機身結構震顫問題而都在1939年六月間因飛行事故損失。於是海軍轉而評估愛知E13A試作機,並在1940年(皇紀二六〇〇年)十二月制式採用,稱為零式水上偵察機。
零式水偵在1941年底太平洋戰爭爆發時已配發部份水上基地以及航空母艦之外的大型作戰艦艇。在戰爭全期持續部署執行任務,且無重大改款。
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以日本帝國海軍教範,輕巡洋艦因擔負艦隊長程戰略偵察任務而首先接收零式水偵。
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重巡洋艦在太平洋戰爭爆發後才配備零式水偵,編制每艦兩架零觀與一架零式水偵。具大型航空作業甲板強化航空索敵能力的利根型重巡洋艦利根、筑摩則編制三架零觀與兩架零式水偵。
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最上型重巡洋艦首艦最上在1943年間改裝為航空巡洋艦,預計搭載十一架愛知E16A瑞雲水上偵察機。其1944年間實戰操作則搭載四架零式水偵及三架零觀。
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四艘金剛型戰艦金剛、比叡、榛名、霧島在1942年晚夏配備零式水偵,編制每艦兩架零觀與一架零式水偵。其餘戰艦如兩艘扶桑型戰艦扶桑、山城等則直到1943年末才配備零式水偵,但通常都不滿編制數。大和型戰艦大和、武藏編制四架零觀與三架零式水偵,但實戰操作的各型水上機都不超過四架。戰艦長門與兩艘伊勢型戰艦伊勢、日向在1944年十月下旬菲律賓萊特灣海戰期間也未搭載任何水上機,其中長門編制三架水上機全為零觀,在戰役前全數轉予大和。
日本帝國海軍亦曾以數艘水上機母艦搭載各型水上機編組為航空部隊,彌補正規航空母艦數量不足所造成的戰力缺口。而二式水戰(防空、攻擊)、零觀(轟炸、船團護衛、輔助二式水戰)、零式水偵(長程偵察、反潛)就是1942年夏末瓜達康納爾戰役發起後,日軍水上機母艦搭載的主要機種。
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1943年後隨戰局轉趨惡化、盟軍陸基及艦載航空戰力提升,速度慢的水上偵察機損失頗鉅,已難掌握盟軍動態。因此在太平洋戰爭後期,零式水偵多已轉用為船團護衛與反潛,以其逾三千公里的續航力進行長時間、涵蓋廣大區域的作戰任務。
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而雷達科技落後的日本帝國海軍則轉以高速艦上偵察機擔當索敵任務,包括空技廠D4Y1-C二式艦上偵察機一一型及中島C6N1彩雲艦上偵察機一一型。
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