彗星（すいせい）は、大日本帝国海軍の艦上爆撃機 p.35〔 「銀河」「彗星」の活躍ぶり 〕。略符号はD4Y。連合国軍のコードネームは「Judy」。九九艦爆の後継機として1943年から戦線に投入され、急降下爆撃により連合軍艦艇に脅威を与えた。太平洋戦争末期には、その高性能を活かして、重爆撃機を迎撃する夜間戦闘機や、神風特別攻撃隊として、特攻機としても運用された。
増強されるアメリカ軍の空母兵力に対し、先制奇襲攻撃をかけるための艦載爆撃機として開発が開始され、試作機は十三試艦上爆撃機（じゅうさんしかんじょうばくげきき）として完成したが、海軍は開発当初から、十三試艦爆をその高速性を活かして艦載偵察機として転用する計画であり、空母蒼龍に搭載されてMI作戦に投入され、海戦に参加している。その制式機が二式艦上偵察機（にしきかんじょうていさつき）で、ソロモン諸島の戦いより実戦投入された（NHKアーカイブスポータル、日本ニュース 第183号）。艦爆型との違いは航空偵察カメラの搭載 、爆撃装備（爆弾懸吊架、プロペラ圏外への誘導桿、信管風車押さえ）の撤去、および増加タンクの爆弾倉内設置である。ここでは二式艦上偵察機についても述べる。
特徴 right|thumb|彗星の操縦席 right|thumb|彗星三三型 艦上爆撃機「彗星」と「二式艦上偵察機」は同じ十三試艦上爆撃機から制式化された機体である。一つの試作機から二つの制式機が採用されるのは珍しく、また相違について様々な意見が存在するが、明確に区分された特徴がなく曖昧である。胴体内爆弾倉と断面積の小さな液冷エンジンを搭載することで空気抵抗を最小限に抑えた高速爆撃機として開発が始まり、九九式艦上爆撃機の後継機として「彗星」になり、また、実験中の十三試艦爆を艦上偵察機として採用したものが「二式艦上偵察機」である。
海軍の航空技術研究機関である海軍航空技術廠（以下、空技廠と略）で開発された本機は、当時の最新技術を多数盛り込んだ性能優先の設計とされた。本機で採用された機構は彗星自身の高性能化に貢献しただけではなく、後に開発される彩雲、晴嵐といった海軍機の多くにも採用された。最大の特徴は日本軍の艦載機としては初めて搭載された水冷エンジンで、同盟国ドイツのダイムラー・ベンツから購入したDB601Aをライセンス生産した「アツタ」二一型を搭載したが、決して大馬力とは言えない離昇1,200馬力で最大速度552km/h（のちにアツタ三二型1,400馬力に換装されて580km/h）の爆撃機らしからぬ高速性能を保持した。そのため、太平洋戦争後半期にはその高速性能を活かして夜間戦闘機としても運用されている。
反面で複雑な構造や水冷エンジンの採用は日本の生産・運用事情を考慮したものではなかったため、生産面や整備面で様々な不具合を惹起し稼働率の低下を招いた。特に水冷エンジンの生産が機体の生産数に追いつかず、航空機の大増産が進められる中で、生産性・信頼性の高い空冷エンジンに換装した三三型が製造されることとなった。元々、水冷型エンジンを考慮した胴体幅が細い機に太い空冷星型エンジンを搭載したため、速度の低下と上昇性能の悪化をまねき、空母艦載機や夜間戦闘機用途など優先度の高い部隊には引き続き水冷型エンジン搭載機が配備されることが決定し、水冷型彗星を製造してきた愛知航空機が空冷型彗星の製造へ転換した代わりに、水冷型彗星は製造場所を呉の第11海軍航空廠に移して終戦まで生産された。太平洋戦争末期に数的には主力となった空冷型彗星は、その後に特別攻撃用に改造された（仮称）四三型も製造されて、陸上基地からの攻撃任務や特攻に投入された。
水冷エンジンの採用について、設計主務者の山名正夫は「艦爆は、限られた数の母艦に搭載されるので、陸上での訓練機を見込んでも性能的に著しい差がある以上、液冷装備で行う」というのが当時の考えであったと戦後述べ、戦力化が遅れたために「計画当初の狙いとはまるで違った用法」になり大量に生産されてしまい、「結果からみると、これは誤っていたといわねばならぬ」としている。海軍航空本部に所属していた巌谷英一はこの点について、「機種の何たるとを問わず軍用機は消耗兵器であることを忘れてはならない」と指摘している。
艦爆としては異例の速度性能を実現した反面、着艦速度も従来機より高速となり、重量も増しているので艦上機としての運用は翔鶴型航空母艦のような正規空母でないと機体だけで発着するのは難しく、マリアナ沖海戦を戦った隼鷹（隼鷹型貨客船改造空母）艦長は「運用が難しかった」と証言している。実際のところ海軍は艦上爆撃機と艦上攻撃機の機種統合を計画しており、両方の性能を兼ね備えた艦上攻撃機流星を開発中だった。そのため海軍が次期主力艦上機を保持している空母にどれだけ積めるか調査した際も、搭載予定機は烈風（艦戦）、流星（艦爆／艦攻）、彩雲（艦偵）で計算されていた。事前計画の段階で彗星ではどれだけ積めるか、各空母で出した記録はない。
設計 機体 胴体 胴体平面形は翼厚比約10パーセントの対称翼型に近く、また従来の「バッテン（しない定規）」を用いた作図ではなく代数式を用いた計算で断面図を作成し、風洞実験では「ほとんど表面摩擦抵抗のみに近い」結果が出るほど抵抗の少ない形状にまとめられた。胴体の高さを減じるために、従来尻の下に敷く形式の落下傘を用いていたところ新たに背負い式のものが開発されている。
水・油冷却器は開発の参考としたHe 118と同じく機首下面に装備されたが、そのダクト設計は全く異なっており、He 118がひとつのダクト内に両冷却器が直列に配置されていたのに対して彗星はダクトを分け、かつ油冷却器は水冷却器の前方ダクト内に配置することで冷却器部分の前面面積と形状抵抗を減じている上、それぞれ別のフラップを設けて個別に液温を制御できるよう計らった。過給器空気取入口は胴体左側に半埋込みとして突出を抑え、排気を吸わないよう排気管の前に伸ばして開口している。
爆弾倉の設置は空気抵抗の削減のほか冷却器の抵抗削減にも役立っており、また主翼位置が中翼となったために干渉抵抗が小さく済み、風洞実験では小さなフィレットを付与したところかえって抵抗が増したほどだった。
また特殊飛行中の不意自転が大問題になった九九艦爆の轍を踏まないよう、機体迎角が増すにつれて減退する方向安定性を小迎角時には適度に、大迎角時には十分にもつような、水平尾翼下部の胴体側面積を持たせる尾部配置とした。主翼の良好な失速特性とあわせ、彗星では不意自転の心配はまったくなかったという。
この部分は悪性のきりもみを防止、あるいはきりもみからの回復・離脱能力に有効で、垂直風洞における模型実験では補助翼、昇降舵、方向舵のいかなる操舵の組み合わせでも水平きりもみに入る傾向が見られなかった。
ただし、三三型では機首形状が変わったために方向安定性を増すため垂直尾翼の高さを上げて増積したが、装備部隊で不意自転による事故が発生している。
主翼 重量軽減、構造簡単化、取り扱い利便のために主翼幅を折り畳み機構の不要な11.5mとしており、翼面積を確保するためにアスペクト比は5.5と比較的小さくなっているが、高速時の性能を主とすれば不都合はなく、むしろ抵抗と構造重量の低減には好都合だった。平面形は翼端を丸めたテーパー比2:1の直線テーパー翼、取付角1度、上反角3.5度である。
翼上面は軽量と剛性を両立するため平板の下に波板を重ねた構造とし、下面は取り外し可能なセミ・インテグラル燃料タンクとして軽量と大タンク容量を成した。主翼面積は零戦二一型とおおむね同じながら翼内タンク容量はほぼ倍、翼面積が1.5倍近い九九式艦爆と同等の量を確保している。
当時主用されていた翼型は、翼厚比が大きくなると前縁半径が大きくなりすぎて抵抗が増え、翼厚比が小さくなると前縁半径が小さくなりすぎて失速特性が悪くなる欠点があった。彗星は中央部の翼厚が16パーセント、翼端部が6パーセントであったが、全幅の平均矢高線はNACA-230系としつつ、中央では前縁半径を標準の約半分、最大厚位置を翼弦の40パーセント位置とし、翼端ではそれぞれ約2倍（巌谷によれば約2.5倍）、20パーセント位置とした。翼端側は抵抗が大きくなるものの面積の大きな翼根側はいわゆる層流翼に近似して抵抗が小さくなり、さらに翼端側は翼根側より失速角が4度程度大きいため翼端失速防止のための捻じり下げが不要で高速時の抵抗をさらに減少できた。また翼根から翼端へは直線で結ばれ、翼表面が絞り加工の必要な二次曲面にならないよう配慮されていた。
高い翼面荷重で空母発着艦性能を満足するため、翼幅の60パーセントに及ぶ最大角度35度のセミ・ファウラー式フラップを装備した上に、フラップ全開時には補助翼が連動して左右とも10度下がる機構（フラッペロン）を持つ。フラップ前方の主翼下面には補助フラップがあり、フラップ使用時は上方に格納されて隙間の形を有利に整形し、主翼下面からフラップ上面への流れ込みを増やして効率を高め、フラップ格納時には主翼下面とフラップの間の隙間を塞いだ。補助フラップは抵抗板（空力ブレーキ）を兼ねており、急降下時は約70度開き、縦のモーメント変化のため昇降舵トリムタブが連動する。
補助翼は普通の比率よりかなり小さくなったが、工作不良に敏感なフリーズ型を止めてバランスタブつきのプレーン型を採用、各舵面前方の隙間を塞ぐ板をつけ、舵面の前方部を翼断面よりわずかに膨らませる境界層制御等によって広い速度範囲で人力操舵が可能で、空技廠による飛行実験中の改修は全く必要がなかった。 なお、彗星三三型で左脚が出ず片脚着陸した松永榮中尉機は破損したプロペラと左翼端を交換、機体強度に問題が無い事を確認後、終戦まで飛び続けて本機の頑丈さを示した。
電気・油圧系統 十二試陸上攻撃機（一式陸上攻撃機）から採用され始めた各部の電動化を広範囲に採用。油圧式は主車輪のブレーキとプロペラピッチ角変更機構のみで、脚の出入やフラップ・爆弾倉扉の開閉は電気モーターで作動する。これにより歯車など部品数が激増し量産性、整備性が低下した。電動化は油圧式よりも重量的に幾分軽く仕上がるものの、風圧や重力に逆らって駆動する力が弱く、未熟な電気駆動技術による不適切な艤装やモーター出力、及び、バッテリー容量の不足から故障や不具合が発生しやすく、現場の整備員もなれていなかったことから従来の油圧駆動式に比べ信頼性に劣った。ただし、油圧駆動式採用の機体であったとしても、基礎工業力の不足や整備教育の不備に起因する油漏れに関する故障が起きており、油圧式のほうが信頼性が高かったとは一概に言えない面もある。
エンジン
アツタエンジン 空気抵抗の面で有利と試算された愛知航空機製の水冷エンジンである「アツタ」を搭載した。このエンジンは当時同盟関係にあったドイツのダイムラー・ベンツから購入したDB601Aをライセンス生産した物である。日本海軍はDB 601のライセンス契約後により高性能の後継機DB601Aが開発されているのを知ると、早速ライセンス契約交渉に入り、1939年9月に契約締結にこぎつけたが、第二次世界大戦が勃発し、ナチス・ドイツの同盟国の日本に高度な技術が流出することを恐れた連合軍が妨害工作をしてくる懸念もあり、取得したDB601Aを日本まで輸送することが困難を極めた。日本海軍はどうにか10月15日になって確保できるだけのDB601Aをかき集めると、まずはロッテルダムまで輸送し、そこで輸送船に積み込んで海路で日本まで輸送した。
DB601Aの実機は愛知航空機に持ち込まれたが、精密なDB601Aエンジンの国産化に際して、フルカン接手式無段階過給機とボッシュ製燃料噴射装置の国産化が容易ではないと判断され、なかなか量産の見通しが立たなかった。そこで愛知航空機は、DB601Aが冷却液を不凍液としていた（液冷式）のに対して、真水を使えるようにする（水冷式）などの工夫をこらして量産化の目途をつけた。国産化にこぎつけた水冷型エンジンは、先にライセンス生産をしていたDB 601も含めて「アツタ」と呼称されるようになったが、「アツタ」の生産コストは空冷型エンジンと比較すると高価なものとなった。それは、複雑なシリンダーブロック、クランクケース、長大で加工困難なクランクシャフトとカムシャフト、高温高圧冷却システムなど手間のかかる工程が多いことが要因であったが、高コストであるため、大量生産には適さず、日本海軍が求める生産数を確保するのは困難な見通しとなった。この対策として生産されることになったのが空冷エンジン型の彗星である。（詳細は#性能向上と空冷型の登場参照）
DB601Aの国産型は「アツタ二一型」と呼称されたが、日本海軍は「アツタ二一型」の国産化の目途が立つとその性能向上型の開発に着手した。「アツタ」の性能向上型の開発は順調に進み「アツタ三二型」として完成して彗星に搭載されたが、「アツタ二一型」が1,200馬力だったのに対し「アツタ三二型」は1,400馬力に向上している。馬力が向上した分、磁器発電機が大型化しており「アツタ三二型」を搭載した彗星一二型は「アツタ二一型」を搭載した彗星一一型と比較すると、磁器発電機のサイズアップ分の膨らみが機首にみられるようになった。
一方で、日本陸軍も日本海軍と同じ頃にDB601Aのライセンス契約し、川崎航空機が担当して国産化した「川崎ハ四〇」を三式戦「飛燕」に搭載しているが、日本海軍と同じ頃に性能向上型の開発に着手している。「ハ四〇」の性能向上については、国産化した際にニッケルの使用禁止で部品強度の落ちていたこともあり、「アツタ」のように順調には進まず、日本陸軍は性能向上型を「ハ一四〇」と名付けて三式戦二型に装備したが、不具合が解消できずに、ついに終戦まで根本的な解決には至らず、陸海軍で明暗が分かれることとなった。しかし、国産型の「ハ四〇」ではなくライセンス生産したDB601Aを改造して搭載した実験用航空機「研三（キ78）」は、日本レシプロ機の最高速記録となる時速699.9kmを叩きだしている。
可動率 整備面では、空冷エンジンを主に扱う日本軍整備兵が水冷エンジンの整備技術に乏しいことが、水冷型彗星の可動率低下の大きな原因となっていたとの指摘もあるが、1944年初頭の段階では、南方の過酷な条件で戦った部隊（第五〇一海軍航空隊（501空）、第五〇三海軍航空隊（503空））を除き、水冷型彗星の可動率が問題になるほど格段に悪かったわけではなく、必要なのは水冷エンジンの整備に習熟した整備兵と部品在庫であった。1944年後半以降は水冷エンジンの整備に熟練した整備員も増えており、空冷エンジンの零式艦上戦闘機の可動率も50％を切るような状況の中で、水冷型彗星の可動率60％以上を維持していた航空隊もいくつかあった。上記の米国戦略爆撃調査団の調査によれば、沖縄戦中の日本本土における作戦機の可動率は60％とされており、水冷型彗星の可動率は他の日本軍航空機と同水準であった。なかには、阪神地区でB-29を迎撃していた第三三二海軍航空隊（332空）の夜間戦闘機型彗星（詳細は#彗星夜戦参照）のように、1945年5月に332空に着任した水木泰少尉が、2か月間でB-29を2機撃破する戦果を上げていた間、配備されていた7機の彗星は全く故障もせずに作戦に従事していたような部隊もあった。
水冷型の彗星を配備していた美濃部正中佐率いる夜間戦闘機隊「芙蓉部隊」は、豊富な予備部品とアツタを熟知した整備兵をそろえた（メーカーで専門教育を受けた整備兵を教官にして自隊で教育する等）ことで、水冷型彗星の可動率が他部隊を大きく上回る、80％を超えていたなどと言われることがあり、美濃部自身も自伝『大正っ子の太平洋戦記』にて、芙蓉部隊の彗星の可動率は他部隊より10 - 20％高かったと主張している。海軍航空本部、第三航空艦隊からも「使える戦力」として期待され、戦力補充なども異例なほどの厚遇を受けて、美濃部自身が著書で謝意を述べているほどであり。上記の通り高い可動率で快調に活躍していた332空の彗星が、海軍航空本部から全機取り上げられて芙蓉部隊に配置されるということもあった。
作家渡辺洋二の調査によれば、1945年6月1日時点の芙蓉部隊の水冷型彗星は保有機30機に対して可動機22機、可動率73％であるのに対して、太平洋戦争末期に首都防空の任に就いた第三〇二海軍航空隊（302空）の、1945年1月から5月の月初日の平均可動率は22機中9機の41％、第三五二海軍航空隊（302空）の1945年5月の中旬と下旬の平均可動率が7機中2機の29％であり、渡辺はこの調査結果をもって、芙蓉部隊の可動率が突出していたと主張しているが、この平均可動率は、サンプル日も異なる上、芙蓉部隊が単日に対し、他の航空隊は複数日の平均であり、統計学でいう、サンプル数とサンプルサイズが異なるため、単純な比較はできない。
芙蓉部隊の他の日の可動率を見ると、1945年2月17日は、水冷型彗星8機中、可動機は3機で可動率は37％、同年4月21日で40機中、27日から28日にかけての出撃時の可動機が27機であったが、日付をまたぐ連続攻撃による機体番号の重複を除けば、実質57.5%、さらに菊水4号作戦の主力部隊として3晩連続出撃（27日19:34～30日05:20）した翌日の5月1日は保有20機に対して可動は7機で、可動率35％を記録しており、美濃部主張の平均可動率80％や、他のいくつかの航空隊の平均可動率60％には達していない。可動と認定されて出撃した機でも故障により引き返す機も多く、4月中の大規模出撃では、4月16日に出撃した彗星9機中、4機が故障で引き返すか不時着、2機が未帰還で、作戦に従事して帰還した機はわずか2機、4月28日から29日未明は、彗星14機中、6機が故障で墜落もしくは引き返し、1機が爆撃装置の故障で投弾できず、7機が作戦に従事して帰還、4月29日から30日未明は、彗星12機中、4機が故障で引き返し、1機が未帰還、7機が作戦に従事し帰還という状況であった。
上記の通り、302空では、彗星の平均可動率は低かったとされ、上記サンプル日以外でも、1944年11月1日時点では14機に対して可動6機で可動率42.8%であったが、12月1日時点では9機に対し7機が可動で可動率77.7％と改善しており、一律に低かったわけではない。さらに302空では不調・不具合の出た機はすぐ整備に回されていたため事故は他隊よりも少なく、夜間戦闘機型彗星でB-29を1機した中原三治はエンジン故障は一度もなかったと評価している。高等科整備術練習生（高整、特定エンジンについて詳細に学ぶ）教程を学んだ302空の整備員、野沢喬によれば、整備そのものはアツタ三二型の方が楽だったという。また空母翔鶴で二式艦偵の整備を担当し、のち戦闘901飛行隊で彗星一二型を整備した土屋忠上整曹もアツタ三二型の方が扱いやすかったと語っている。
装備 機銃は機首に九七式七粍七固定機銃を2挺、風防後部に九二式七粍七旋回機銃を1挺装備した。旋回機銃は一二型後期から一式七粍九旋回機銃1挺に変わったほか、一二型・三三型は二式十三粍旋回機銃を装備する甲型（略符号末尾a）も生産された。四三型は固定・旋回ともに機銃を装備しなかった。1944年4月の「昭和19年度以降軍令部要望（緊急）事項横空打合電」では、彗星を対爆撃機用戦闘爆撃機として運用するため、主翼内に九九式二〇ミリ機銃二丁を搭載することが検討されたが、実現することはなかった。
爆弾は爆弾倉内に50番（500 kg）爆弾1発、25番（250 kg）爆弾1発、3番（30 kg）爆弾2発のいずれかを搭載するが、50番搭載時は爆弾倉扉を閉めることができなかった。一二型の途中から主翼下に3番/6番用の懸吊架が装着され、三三型では両翼下に25番を1発ずつ搭載可能（ただしその場合爆弾倉は25番1発まで）となった。四三型は爆弾倉内に80番（800 kg）爆弾1発を搭載可能としたが、急降下爆撃用の爆弾誘導桿（爆弾をプロペラ圏外に投げ出す機構）と閉めることができない爆弾倉扉は撤去された。
照準器は当初抵抗削減のために風防内に納まる光像式の九八式射爆照準器二型を装備した。これは零式艦上戦闘機に搭載された九八式射爆照準器一型とほとんど同一で、光像目盛を環状から方眼に改め、内蔵の「集光フィルター」を絞り板を挿入する方式に変更したものである。しかし下方視界が降爆には不足していた（所要12 - 13度のところ7 - 8度）ため、1943年春に眼鏡式の二式一号射爆照準器一型への変更が決定した。これは九五式射爆照準器の筒鏡先端に計算機連動のDプリズム（角度可変プリズム）を付加し、機上で飛行・目標データを管制機に入力すれば自動的に適切な照準修正角が設定されて満星照準（照準線の中心に目標を捉えること）が可能なもので、操縦者の経験と勘に依るところが大きかった従来の照準器と比べて技量未熟者の使用に特に効果があった。ただし、生産数不足からか従来の九九式射爆照準器を装備した機もあったほか、爆撃任務に就かない偵察部隊では照準器を取り外すこともあった。
四三型は最初照準器は装備しない予定であったが、最終的には二式一号射爆照準器を光像式に改め、計算機構に立体カムを取り入れた三式一号射爆照準器一型を装備した。ただし1945年4月以降の生産機で攻撃第三飛行隊に配備されたものは、より単純な照門式に変更されている。
また四三型は固体ロケット噴射装置が取付可能で、テストには成功し絶大な効果を確認したものの、駐機中の機体に取付られていたロケット筒が突然暴発し、勝手に前進した機体が次々に隣接の他機に衝突する事故が発生。原因も特定されず、爾後の補給、整備が伴わなかったため再び使用される事はなかった。
アメリカ軍による評価 アメリカ海軍による彗星の評価は下記のとおりである。
開発 前史 right|thumb|ドイツ軍急降下爆撃機He 118 1934年12月に初めての制式艦上爆撃機として九四式艦上爆撃機を採用した日本海軍は、翌1935年に発達型（九六式艦上爆撃機）の試作を愛知に発注するのと同時にそのさらに後継となる機体の設計をドイツのハインケル社に依頼した。この時ハインケルでは新設計のHe 118急降下爆撃機の開発が進んでおり（1936年2月初飛行）、海軍は翼端を折り畳み式に変更した機体のライセンス製造契約（エンジンを含む）を結びHe 118 V4（原型4号機）を見本として購入したほか、1936年に愛知、中島、三菱の3社に対して十一試艦上爆撃機の競作試作を指示した。
He 118 V4は1937年春に日本に到着したが、寸法・重量過大、操縦性鈍重、性能不満で採用は見送られた。このころ航空廠科学部から速度記録機を研究的に試作する提案が出ており、これに対して山名正夫技師が「純粋な実験機よりも改造すれば実用機になるようなものを手掛けるべき」という意見を出したこと、He 118が不採用になったことから、購入した実機を参考にできるだけ新機軸を盛り込んだ研究的半実用機としての新艦爆を航空廠で設計することとなった。
なおHe 118 V4は1938年に空中実験中水平尾翼が破壊して墜落。十一試艦上爆撃機は愛知が提出した機体が1939年12月に九九式艦上爆撃機として制式採用された。
試作 以上の経緯から山名を主務として研究に着手。1938年に十三試艦上爆撃機の試作名称で計画要求が決定し、同じく山名を主任設計者としてプロジェクト班が編成された。
「敵艦上機より長大な攻撃半径」、「短時間で接敵する高い巡航速度」、「迎撃してくる敵艦上戦闘機を振り切ることが可能な高速力」の三点を兼ね備えた高性能艦爆の獲得を目指して設定された計画要求値の概要は次の通り。
最高速度 280ノット（約519 km/h） 巡航速度 230ノット（約426 km/h） 航続力 高度3,000 mにて、 爆撃正規状態（250 kg爆弾装備）で800海里（約1,482 km） 爆撃過荷状態（250 kg爆弾装備、機内燃料満載）で1,200海里（約2,222 km） その他 過荷重装備として500 kg爆弾の装備を可能にすること
1940年11月1日、AE2A（DB 600Gのライセンス生産型）を搭載した十三試艦爆試作一号機が完成した。初飛行は11月15日だが、本来16日の予定だったところこの時操縦した小牧一郎大尉（山名も同乗していた）は「気持ちよく浮いたので、つい飛んでしまった」といい、「素直で癖のない機体、エルロンもいいようだ」と評した。
しかしAE2Aは気化器の調整が「極めて困難」で満足に飛行実験を行うことが出来ず、後に十三試ホ号（アツタ二一型の試作名）に換装して実験を続けた。また水冷却器も能力が過少で、研究の末にエチレングリコールを用いない高温高圧水冷却法を確立、開発中の十三試ホ号にも導入された。
試作機は5号機まで製作され、性能テストでは当時の海軍機最高速度となる298ノット（552 km/h、高度4,750 m）を発揮、航続力も正規全備状態で巡航速度230ノット（426 km/h）・850海里（約1,570 km）、過荷重状態で1,400海里（約2,590 km）を記録、落下式増槽を装備した偵察過荷重状態では2,100海里（約3,890 km）と優秀な成績を示した。
艦偵として制式化 日本海軍は1938年に艦載偵察機として十三試高速偵察機の開発を計画していたが、単独の開発としては実現には至らず、その代案として十三試艦爆を偵察型に改修し、これを十三試高速偵察機とすることが、1940年までには、軍令部、連合艦隊で了承された。しかし、開発は太平洋戦争開戦には間に合わず、1941年10月21日には、真珠湾攻撃の準備中であった第一航空艦隊が、草鹿龍之介参謀長名で航空本部に対し、十三試艦爆の2機に零戦用の増槽を付与し偵察機型に改造したものを用意してほしいと要請したが、出撃までには間に合わなかった。
開戦後、まず2号機が実用実験と耐熱実験を兼ねて南方に進出したが、補用品不足と水冷却器・燃料タンクの漏洩などが原因で活躍はできなかった。3・4号機は空母蒼龍に搭載され、1機は事故で、もう1機はミッドウェー海戦でアメリカ機動部隊を発見するも空母飛龍の沈没と共に喪失した。
この時点で艦爆としての性能テストは未だ不充分かつ横須賀航空隊（横空）での実用試験にすら達していなかったが、1942年7月に二式艦上偵察機一一型（D4Y1-C）として制式採用された。しかし5号機が飛行実験中に空中分解事故を起こしたこともあって実験機が不足し、艦爆としての制式化は大きく遅れた。
5号機の空中分解事故は1942年8月15日横空での飛行実験中に発生し、高速での緩降下中に分解、操縦者坂本明大尉と同乗者有松漸機関少佐が殉職した。事故の状況と機体の破壊状況から尾部フラッターが疑われたが、模型風洞実験からフラッターは制限速度350ノット（650 km/h）の1.2倍以上の速度でないと発生しないと計算されており、フラッター発生の誘因となるマス・バランサの破断および調査中に判明した爆弾槽扉の飛散と尾翼への衝突はそれ自体がフラッター等で大きな力が加わらないと発生しないと判断された。そのためフラッターの成因を特定することが出来ず対策は爆弾槽扉の脱落防止に留まったが、1944年になって高速で急激な横滑り操作を行うと垂直尾翼に想定を超えた荷重がかかることが判明し、強度規定の改定、方向舵補強、尾翼マス・バランスの増大などの対策が実施され、山名は戦後の寄稿で「今から考えると5号機もこれと関連があったのかもしれない」と述べている。
愛知での量産、艦爆として制式化 開発と並行して量産の準備も進められ、1941年6 - 7月ごろ愛知に生産の打診があり、11月9日には1942年度分100機生産の内示が伝えられた。月内から翌1942年初めにかけて空技廠から図面が支給され愛知側ではチェックを進めると同時に機体製作に着手、転換生産1号機は9月21日に完成審査を受け10月5日に初飛行、11月15日に官領収飛行を終えた。この後1943年4月中旬までに30機が生産された（空技廠のテスト用のほかは艦偵仕様）が、この間の設計変更箇所は判明しているだけで254か所にのぼる。5月には月産が10機を超え、途中から艦爆仕様の機体も生産が始まったが艦偵仕様との内訳は不明。