三式戦闘機（さんしきせんとうき）「飛燕」（ひえん）は第二次世界大戦時の大日本帝国陸軍の戦闘機である。開発・製造は川崎航空機が行い、1943年（昭和18年）に制式採用された。設計主務者は土井武夫、副主任は大和田信である。
当時の日本で唯一の量産液冷戦闘機であり、ドイツの液冷航空エンジンDB 601を国産化したハ40を搭載した。防弾・武装のない試作機は最高速度590 km/hを発揮した。主翼より後部の機体下部にラジエーター・ダクトを搭載し、機体の空気抵抗低下と冷却効率の両立を図った。
搭載エンジンのハ40が生産・整備ともに苦労が多く、常に故障に悩まされた戦闘機としても知られる。エンジンの生産遅延から、製造してもエンジンを搭載することができない、いわゆる首無しの機体が工場内に大量に並ぶ異常事態も発生した。このため、星型空冷エンジンハ112-IIを急遽搭載した五式戦闘機が後に生産された。
概要
三式戦闘機は太平洋戦争に実戦投入された液冷エンジン機である。搭載エンジンには、当時同盟国であったドイツ国のダイムラー・ベンツ社が開発した離昇出力1,100馬力のDB 601 Aを川崎がライセンス生産したハ40を採用した。空冷エンジンが主力であった日本軍機の中にあって、本機の外形は水冷エンジン装備機特有の細身な形状を持つ。開発者の土井によれば、出力が同じ場合、液冷戦闘機の抵抗面積は空冷戦闘機に比べて20 %程度も減少し、速度は6 %向上するなど空力的にも優位な形状であった。ただしラジエーターを要する分重量が増すのが欠点である。
搭載エンジンと機体形状から「和製メッサー」とも呼ばれたが、機体設計は川崎設計陣が独自に行ったものであり、左右一体型の主翼と胴体の接合法、ラジエーター配置、主脚構造などがBf109と大きく異なり、共通点はエンジンと後に本機の一部が装備したMG 151/20機関砲程度である。
1940年2月に陸軍が川崎にハ40を使用した軽戦闘機キ61の試作を指示、12月から設計が開始された。1941年12月に初飛行したキ61試作機は591 km/hという「全くの予想外」の最高速度を発揮し、総合評価でも優秀と判定されて直ちに制式採用が決定された。しかし、DB 601は当時の日本の基礎工業力や資源欠乏から生産が難しい精緻な構造のエンジンであったこと、日本の整備兵は液冷エンジンに不慣れで整備作業そのものも難しいなど運用側にも負担となったことなどから、後々まで生産・運用ともに問題が多く発生した。
愛称・呼称 試作名称であるキ番号はキ61であった。制式名称である三式戦闘機という呼称は皇紀2603年（1943年（昭和18年））に制式採用されたことに由来する。制式制定はによれば1943年（昭和18年）6月、によれば1943年（昭和18年）10月9日。実際には1942年（昭和17年）中に量産を開始しているが、「二式」には「二式単座戦闘機」（鍾馗）と「二式複座戦闘機」（屠龍）がすでにあり、。
愛称は飛燕（ひえん）、部隊での呼称・略称は三式戦、ロクイチ、「キのロクイチ」、「ロクイチ戦」などがある。川崎社内では「ろくいち」と呼ばれたが、二型登場後は「いちがた」「にがた」と呼ばれるようになった。
愛称の「飛燕」は1944年後半に発表されたとする文献もあるが、1945年1月16日付の朝日新聞において本土防空に当たっていた飛行第244戦隊（後述）の活躍を報じる記事で発表されている。その記事では「その軽妙俊敏さは、あたかも青空を截って飛ぶ燕にも似ているところから「飛燕」と呼ぶことになった」としている。または、高アスペクト比を持つ細長い主翼を持つ、独特のスタイルに由来すると解説している。なおによれば、1945年1月の時点で川崎航空機の年表に愛称が見られる。
連合軍におけるコードネームはTony（トニー）であった。これはアメリカではイタリア系移民の典型的な名前とされ、当初、アメリカ軍がさしたる根拠なく本機を日本の同盟国であるイタリア空軍のマッキ MC.202のコピー機と誤認したことに因んで名づけられた。
本機の印象、特にファストバック型キャノピーがBf109に類似すること、および同系統のエンジンを搭載していたことから日本でも「和製メッサー」というあだ名があった。
総生産機数
総生産機数は各型合わせておおよそ3,150機であるが、うち275機の機体が五式戦闘機（キ100）に転用されたため、三式戦闘機としての実数はこれよりやや少なく、2,875機前後となる。総生産数は諸説を列挙する。なお二型は通説では増加試作機30機および量産型374機だが、は413機+αとする。
によれば、各型・試作型合わせて3,153機。 によれば、3,153機+α。 によれば、3,148機かこれよりやや多い。 によれば、I型だけで2,750機。これにII型の8機と二型(II-改)の30+374機（五式戦闘機に改造されたものを含む）を加えると3,162機。
一般に中島飛行機の一式戦闘機が5,751機、同じく中島の四式戦闘機が約3,500機生産されたとされているので、その発動機の生産に多大な問題を抱えながらも、太平洋戦争世代の陸軍戦闘機としては第三位の生産機数を誇る（ただし九七式戦闘機も1943年までに通算3,386機が生産されており、それも含めるなら四位である。なお、旧日本軍全体では海軍の零式艦上戦闘機が10,400機程度生産されており、これが一位となる）。
川崎は複数の工場を持っており、機体は岐阜工場、エンジンは明石工場で生産されていた。
開発の経緯と機体内部構造
1940年2月、陸軍は川崎に対し、ハ40を使用した重戦闘機キ60と軽戦闘機キ61の試作を指示した。キ60の設計は1940年2月から、キ61の設計は12月から開始された。設計は両機ともに土井武夫が担当した。キ60はBf109Eと互角以上の性能を示したものの、他に合同試験された二式単座戦闘機の方が有望であり、なによりキ61の方が良好な性能を発揮していたため、制式化は見送られている。
キ61の設計コンセプトは、「航空兵器研究方針」における重戦・軽戦のカテゴリにこだわらない万能戦闘機で、「中戦(中戦闘機)」とも呼ばれた。当時の陸軍は、軽単座戦闘機に旋回力と上昇力を求め、さらに12.7 mm機関砲の搭載も要求したことから、必然的に陸軍内の議論が発生したともされる。副主任の大和田が「戦闘機は総合性能で敵に勝っておらねばならず、軽戦・重戦で分けるのは不合理だ」と語り、またこれが川崎の開発チーム共通の理念であったともしている。そもそも開発チームが「中戦」と呼んでいたとする文献もあるなど、川崎側が発祥であるともされる。
土井自身は陸軍の「軽戦闘機」思想にこだわらず、キ61を理想的な戦闘機にまとめあげようとしたと語っている。はこの考えの裏に、かつて土井が設計を担当し、高速性を追求した軽戦闘機キ28が、1939年の競争試作で旋回性が劣るとしてキ27（九七式戦闘機）に敗れた経緯も影響したとする。土井は自信作であったキ28について「当時の陸軍が一撃離脱戦法を知っていれば」と述べており、一度は九五式戦闘機の改良版とも言える降着装置を引き込み式とし最大速度480 km/hに達する高速の複葉機を計画したこともあった。しかしこれはその後廃案になり、「三式戦闘機」案に変更されている。1940年9月頃には細部設計が開始された。なおは、開発初期の1940年5月頃から土井はキ61を空冷エンジン搭載機とする可能性に言及したとしている。
木型審査は1941年6月に行われ、試作機は1941年12月に完成し初飛行を行った。キ61はキ60と同系統のエンジンを使用しており、陸軍側もあまり期待していなかったとする資料もあるが、この審査ではキ60やBf109Eの速度を30 km/h上回る590 km/hを発揮した。これは設計者の土井すらも全く予想外の高性能だった。なおこの時期の陸軍戦闘機は、軽戦闘機である一式戦闘機は495 km/hから515 km/h、重戦闘機である二式単座戦闘機（制式採用前）でも580 km/hの最高速度しかもたなかった。このため1942年10月には毎日航空賞が、1943年12月には陸軍技術有功賞が、土井と大和田に贈られた。
エンジン 1936年、ドイツで液冷1,000馬力級航空エンジン、DB 601が開発・生産された。これは過給器に流体継手を採用し、キャブレターではなく燃料噴射装置を採用するなど先進的な機構を備えたエンジンであった。日本陸海軍はこのエンジンに興味を示し、海軍側は愛知時計電機（後に航空機部門が愛知航空機として独立）が、また1939年1月には川崎航空機が、各々50万円でライセンスを購入し、日本国内での生産を行うこととなった。
川崎の鋳谷社長が土井に語った談として、アドルフ・ヒトラーはこの購入に関し「日本政府として購入すれば50万円で済むのに」なる旨の言を発し、また日本の陸海軍は敵同士かと笑ったともされる。によれば当時の陸海軍の反目がエスカレートしており、別々の購入に至った。またによれば海軍と陸軍は購入に関して別々に交渉を続けており、在ベルリン海軍事務所から在ベルリン日本大使館陸軍航空補佐官加藤敏雄中佐に、既に海軍側が制作権購入の交渉を始めたので手を引いてくれとの電話が有ったとの逸話が紹介されている。またには、ダイムラーベンツ社が道徳上同じ国に二度もライセンス料を払わせる訳にはいかないと一旦辞退を申し出たことが記述されている。
以上はライセンス購入に際し陸海軍の対立の定説として語られている顛末であるが、古峰文三は以下のような説を著述している。DB 600（601ではない）は、愛知がライセンスを購入したものの、愛知が陸軍にエンジンを供給することが許されていた。またDB 601については愛知・川崎とも1社のみで全軍に供給できるだけの生産力が期待できず、2社で生産に当たるのはやむを得なかった。2社で生産する以上ライセンス生産料も2社分支払うのが契約上当然であり、また他の発動機も陸海軍で共用している状況から、DB 601の経緯のみに注目して対立の根拠とすることはし難いとしている。
ライセンス生産にあたり、ドイツから日本に輸入されたのは離昇出力1,175馬力のDB 601Aaで、燃料噴射装置の特許を持つボッシュ社がライセンス生産を認めないなどのトラブルがあったものの、1940年12月、ハ40は完成を見た。量産型の完成は1941年7月、書類上では同9月である。
なお、川崎側の資料など、一般には試作機には最初からハ40が搭載されていたと言われているが、審査を担当した荒蒔義次らは、3号機までは輸入したDB 601Aaを搭載していたと証言している。また、ハ40を搭載した4号機からは過給器の不調が多かった。量産型第一号機は1942年8月に完成した。
液冷エンジンを搭載したため機首が長く、地上での前方視界は良いものではなかったとする文献もある。
主翼 主翼は全幅12 m、面積20 m2で、アスペクト比は7.2という高い比率の翼形を採用した。当時の戦闘機はアメリカ軍の戦闘機P-51Bでアスペクト比は5.9、Bf109Eで6.0、零式艦上戦闘機は6.4であり、日本陸軍が運用していた他の戦闘機、一式戦闘機、二式単座戦闘機、四式戦闘機も6.0 - 6.08程度となっている。これらと比較して三式戦闘機の主翼はアスペクト比が高い。これは翼面荷重を低めるよりも翼幅荷重を低めた方が、高速性能・運動性能、および高々度性能を確保できるという土井の設計思想によるものである。長大な翼幅からくるロール性能の低下は、補助翼の設計でカバーした。翼面荷重は147 kg/m2で、一式戦闘機の100 kg/m2よりは大きいが、二式単座戦闘機の171 kg/m2よりは小さい値である。
またこの主翼の主桁は左右一体構造で作られた頑丈なものであった。当時、主桁はI型断面のものが多く用いられていたが、三式戦闘機のものは凵型のアルミ合金を二重にしたものを前後のウェブで上下に組み合わせ箱形としたもので、フランジ部は結合された主翼小骨のものも合わせて三重となっており、その上内部にもトラスが組み込まれるという頑丈なもので、荷重試験では総重量2,950 kgと仮定して主翼に15 Gをかけても破壊されず、それ以降の試験を中止した。強度過大であることから性能向上のために主翼の軽量化が検討されたが、キ61は既に十分な性能を示していたために見送られた。三式戦闘機は当初計画の2,950 kgから、最大で二型の3,800 kgにまで総重量が増加しているが、この面での主翼の設計変更は必要が無く、生産が滞ることはなかった。なお、後方にはT型またはL型をした補助桁も設置されている。
しかし本機を受領して間もない244戦隊において、訓練飛行中だった村岡機の主翼にシワが入り、メーカーである川崎の手によって、主翼外板を剥がして小骨を補強する改修を、約2週間かけ全機が受けたという光人社 陸軍特攻の記録 村岡英夫
P87。
全幅の広い主翼を用いたことから、主脚のスパンは4.05 mと降着に際して十分に安定したものであり、荒地での運用に耐えられるものであった。そのため胴体下部は引き込まれた主脚のタイヤと降着装置で占拠されることなく、燃料タンクやラジエーターの艤装が容易となっている。主翼は片側6本のボルトで胴体に取り付けられているが、これはFw190やP-51と類似した取り付け方法である。またこの部分は平らに整形され、将来機体に改造が行われて重心が変わっても、主翼位置の前後修正による重心位置調整が容易である。
なお開発時に、土井の不適切な対応もあり、急降下時に補助翼がフラッターによる振動で千切れ飛ぶという事故が発生しているが、無事着陸に成功し事なきを得ている。
胴体 三式戦闘機の胴体および機首は、日本では一般的かつ大直径の空冷星型エンジンを搭載した各種戦闘機と比べ、液冷エンジン搭載の利点が出たものとなった。全幅は840 mmである。キ60より全高は100 mm抑えられ、1,360 mmであった。こうした小型化は空気抵抗を減らして高速化に効果がある。機体の分割部分を減らし、生産性の向上とともに強度と軽量化の両立を図ったのも特長である碇義朗 『戦闘機 飛燕』 廣済堂、1977年、p101。
胴体は4本の縦貫通材を骨組みの主材とした。ただしこれらは尾翼直前の第12円框で分離されており、一体構造ではない。この構造は生産性向上に役立ったとされる。本機は量産性にも配慮がなされ、主翼取り付け法も生産性を高めた他、飛行機の外形を作ってから工員が中に入り内装を行う従来の手順を改め、各モジュールを内部まである程度作り上げてから最終的に組み立てるシステムが取られた。これはP-51の生産手法と同等のものである。機体構造はセミ・モノコック構造となっており、また発動機架は通常の鋼管で組み上げたものでなく、胴体と一体のモノコック構造となっている。これは一体構造の主翼と相まり、降下限界速度が850 km/hまで許容されるなど、機体強度は非常に頑丈なものであり、また重量軽減にも貢献している。土井によれば速度計は700 km/hまでのものが採用された。ただし780 km/hまで計測できたとの証言や、のちに1,000 km/hまでの速度計に変えられたとの証言もある。この構造は重量軽減にも非常に有効だったともいわれる。設計主務の土井によれば、三式戦闘機が空中分解を起こした事例は一度もなかった。また真偽不明であるが、土井は同じ文献で、三式戦闘機が音速を突破したケースがあると耳にしたと著している。機体が頑強なことから、不時着も比較的行いやすかったと証言したパイロットもいる。
液冷エンジンに不可欠なラジエーターについては、#ラジエーターで詳述する。
視界が得られる涙滴型風防が中心の日本軍機として珍しく、キャノピー後部と胴体が一体化したファストバック方式が採られている。この型式は空力学的に有利であるが後方視界が制限され、空戦時に不利となる懸念があった。視界に関し、実戦部隊からとりたてて指摘はなかったとする文献と、あったとする文献がある。また前下方をのぞき見るための窓が設けられたが、土井によればこのキャノピー形状と前下方をのぞき見るための窓はBf109からの流用である。なお大戦末期、おおよそ1944年12月以降に作られた機体、あるいは五式戦闘機に改造された機体については、日本で一般的な涙滴型風防に改められている。
航続距離 三式戦闘機の航続距離は8時間以上、3,200 kmを飛行可能であった。長大な航続距離を有する零式艦上戦闘機に匹敵する飛行能力を持つ。
翼内タンクは左右両方で第一燃料タンクを構成し、両タンクに挟まれた操縦席の床下には第二燃料タンク、操縦席後方には第三（胴体）燃料タンクがあるモデルアート社 モデルアート臨時増刊No428 飛燕/五式戦 P74 - P75。
当初は機内燃料820リットルを収容し、さらに両主翼に200リットルの増槽を懸吊して総計1,220リットルの燃料を確保したが量産型では機体に755リットル、増槽を合わせて1155リットル搭載、航続距離は7時間40分または3,070 kmと、若干低下している。は一型初期の燃料搭載量は増槽を含め935リットルとしている。増槽を懸吊すると最高速度が80 km/hほど低下したという。
しかし1943年、当時ウエワクに在った実戦部隊・第14飛行団では、侵攻行動半径を550 km（往復1,100 kmに一定の戦闘行動分を足したもの）と判断しており、実戦レベルでは航続力が低下していた傾向がある。詳しい原因は不明だが、エンジンの不調や整備不良が想定される。また、第14飛行団では被弾炎上の危険性を避ける観点から、胴体内増設タンクを降ろしていたともされる。
244戦隊ではインメルマンターンの訓練中に回復不能の背面フラットスピンに陥る事故が複数あり、カラであるはずの胴体タンクに他のタンクから燃料が逆流、残留し重心位置を後退させた事が原因と判明光人社 陸軍特攻の記録 村岡英夫 P88 - 92、胴体タンク廃止論が高まる。
元より、重心から遠い胴体タンクに燃料が残った状態での空戦は危険であり、落下タンクより先に胴体タンクを使い切らなければならず、会敵して落下タンクを捨てれば空戦と帰路は往路の燃料より少なくなり合理的でない。このため胴体タンクの容量を200リットルから50リットルに変更する要望が出されたが実現しなかった光人社 陸軍特攻の記録 村岡英夫 P91 - 92。ただし三式戦2型以後は胴体タンクを左右に分割、右は燃料タンク、左は水メタノールタンクとし各95リットルを搭載した光人社 軍用機メカシリーズ【2】飛燕＆五式戦/九九双軽 P48。
武装・その他 日本陸軍では20 mm機関砲の開発が遅れたために、武装はホ103 12.7 mm機関砲を採用した。しかしホ103とて制式採用は1941年であってこの時期はまだ信頼性には懸念が持たれており、採用は機首の2門にとどめて主翼の2門は八九式7.7 mm機関銃を装備している。
防御に関しては燃料タンクは被弾に対して若干の防弾能力が付与されている。308機目までは3 mm厚のゴムと10 mm厚のフェルトで防漏しており、388機目までは上面9 mm、側面6 mm厚のゴムで覆われた。。
量産機は1942年末までに34機、エンジンは65台が完成した。
飛行性能 試作時、三式戦闘機は最高速度・上昇力・旋回性の全ての比較領域においてBf109Eを凌駕した。特に最高速度は30 km/h優速であった。
1942年秋頃、福生で「戦闘機研究会」という名称の比較試験が行われた。内容は日本陸軍戦闘機および月光、雷電などの日本海軍戦闘機と、P-40E、ハリケーン、Bf109Eなど諸外国機を集めて性能比較を行うものであった。キ61は速度の優勢のほか旋回半径の小ささで外国機に比べて勝り、格闘戦では有利と考え得るものであった。海軍側は三式戦闘機に関し、座席よし、舵やや重きも釣り合いよし、安定性よし、前方視界悪し、上昇悪し、急降下時は舵が非常に重いが座り・出足ともによし、と評価している。
三式戦闘機の操縦性には特筆すべき癖や問題はなかった。補助翼・昇降舵の操作にはロッド式が採用され、方向舵には操縦索（ワイヤー）式が採用されている。
1942年12月21日の「戦闘機研究会」、または秋に福生の陸軍航空審査部で行われた陸海軍試作機の互乗研究会では、本機に試乗した海軍パイロットの一人が操舵系統の良好さに驚き、こんなに良くできた舵を持った飛行機に乗ったのは初めてだと、陸軍にその秘密を質問した。陸軍側はそれに答えられなかったが、同席していた土井の答えは、液冷戦闘機独特の縦に細長い長方形状の胴体形状が一番大きく影響しているのでは、というものであった。
本機の降下制限速度は850 km/hと、非常に頑丈な機体である。軽量化を強く追求した零式艦上戦闘機五二型以前の機体は降下制限速度が670 km/hであり、零式艦上戦闘機五二型甲でも740 km/hである。
三式戦闘機は離昇出力1,175馬力のハ40を搭載する戦闘機であり、一型甲の全備重量は3,170 kgである。同質のエンジンを搭載するBf109Eを上昇力で凌駕すると説明する資料があるものの、の文献中の表では、三式戦闘機は全備重量3,170 kgで高度6,000 mまでの上昇時間が8分30秒、Bf109E-7は2,540 kgで7分30秒、Bf109Fは2,780 kgで6分30秒となっている。出力不足は特に上昇力の不足となって性能に現れた。特に燃料満載状態では護衛するはずの爆撃機に劣る上昇力しか持たなかった。また上昇力の不足は、前述の「戦闘機研究会」で海軍側の指摘にも表れている。
三式戦闘機が配備された頃にはアメリカ軍機も高速・重武装化しており必ずしも有利なものではなかった。ウエワクの第14飛行団のパイロットの証言によれば、P-40とは互角またはそれ以上に戦えた。しかしP-38と対戦した場合、速度はP-38が有利で機動性は三式戦闘機が有利とであり、空戦性能で互角だが、火力面で不利があった。さらにP-38相手には劣速であり、格闘戦に持ち込めば勝てるにせよ、アメリカ軍機の一撃離脱戦法は格闘戦そのものを発生させず持ち込みようがなかった。したがって三式戦闘機が勝つ手段は奇襲以外に打つ手が無い状況であり、多少弾を当ててもアメリカ軍機は防弾性能が高く落とせない、また搭載する無線機が使い物にならず隊内での連携に円滑を欠いて大きなハンディがあると、相当な苦戦をみていた。また米軍の捕虜となった飛行第77戦隊のパイロットが語ったところによれば（尋問記録第600号）、単独空戦であれば（P-38の）隙を突くこともできるが編隊空戦では全く勝ち目がないと感じていたという（これは一式戦闘機も含めた話）。
陸士第55期、後年の統合幕僚会議議長となった竹田五郎大尉は飛行第244戦隊で三式戦に搭乗した。彼は本機の欠点を「離陸の時に前が見えない事と上昇速度が遅い事」と指摘した『航空情報』1972年10月号「戦闘機W.W.II 2」青木日出雄編 酣燈社、p136。
アメリカ軍から見た三式戦闘機 thumb|パタクセント・リバー海軍航空基地でテスト飛行中の機体（1945年6月） 当初アメリカ軍は本機がBf109である可能性を推測したが、Bf109のラジエーターは主翼に設置されており形状が異なるために、何の根拠もなく日本の同盟国であったイタリアのマッキ202のコピーと判断していた。このため、三式戦闘機にはイタリア系移民に多い「Tony」というコードネームがつけられた。その後の調査で日本のオリジナル機とわかり、1943年11月の「航空機識別帳」に修正して記載された。
アメリカ軍のパイロットには、三式戦闘機とは戦いやすかったとし、あるいは対決を好んだ。火力と降下性能は従来の日本機より優秀だが、上昇性能・速度性能共に優れてはおらず、旋回性もP-40に対して互角であり、総じてP-40Nと互角と判断していた。
またP-38から見れば、三式戦闘機は他の日本戦闘機に比べて多少優速だが、P-38の最高速度に及ぶものではなく、さらに格闘戦も他の日本機より苦手であるために対戦しやすかった。そして特に高度6000 m以上ではP-38の方がずっと高速だった。なおP-38は常に4機または2機編隊を崩さずに戦闘を行うことを旨としており、また12.7 mm機関砲4門に20 mm機関砲1門という強力な武装を備えていたことから、日本陸軍の主力である一式戦闘機「隼」相手には、その貧弱な武装（12.7 mm機関砲2門）から、そして日本軍機の機動力を無視して雌雄を決せられる、真正面から向き合い攻撃しあう対進攻撃を好んで用いていたが、三式戦闘機は一式戦闘機に比べて格段に強力な武装を持っており、さらに液冷戦闘機特有の比較的小さな前方投影面積もあり、この戦法の有効性は損なわれていた。
ただし三式戦闘機は、敵機が他の日本機、例とすれば零式艦上戦闘機や一式戦闘機に対して取った戦術同様、降下で離脱しようとした時、特に比較的低高度では、これに食い付くことができた。
一方、ニューギニア方面のP-38のパイロットからは「三式戦闘機は水平飛行でP-38に追いつける機体」という報告もなされており、高度6000 m以下の高度域で対峙したパイロットからは「P-38Jのエンジンを全開にして数分間追っても、逃げる三式戦闘機を捉えることができなかった」という報告や、一式戦闘機なら既に引き離している状況でも、三式戦闘機は執拗に食いついて来ることに驚愕する報告が複数ある。
1944年のフィリピン戦で三式戦闘機を相手としたF6Fのパイロットも、他の日本機より戦いやすかったとしているようだ。ニューギニアで三式戦闘機と戦ったアメリカの第35戦闘飛行隊、P-40Nのパイロットらも、P-40Nに勝る機体ではない、運動性の高い一式戦闘機の方が怖い、火力と降下速度は従来の日本機より上だが上昇性能と運動性能は劣っており加速性能も良くない、などと証言したという。一方で、日本とアメリカ両軍の多くの機種が戦った沖縄戦において、アメリカ海軍パイロットから、陸軍の四式戦闘機や海軍の紫電などの新鋭機より高評価を受けたのが飛燕であった。F6Fで飛燕と戦ったアメリカ海軍パイロットは「飛燕の運動性に感銘を受けた。速度200ノット（371 km）以下で高度10,000フィート（3,048 m）以下なら、飛燕はF6Fを外に追い出すことができた」と述べている。
アメリカ軍が1943年に鹵獲機体を用いた評価・試験の結果「陸海軍合同識別帳」がまとめられ、この資料の中では三式戦闘機を「重武装と良好な防弾性能を備えた素晴らしい機体」と高評価している。また日本本土での迎撃戦において最も活動したのはTonyであったと評している。この識別帳の1943年11月版では、最高速度584 km/h、武装を12.7 mm機関銃2門、7.7 mm機関銃2門と、日本側の数値と矛盾しないデータが示されている。また1944年8月版では武装を20 mm機関砲2門、12.7 mm機関銃2門とし同時に最高速度を573 km/hに減じて収録されている。なお1945年のレポートでは、ハ140を搭載した三式戦闘機二型 - TonyIIについて、高度8,500 mで最大速度680 km/hなどと過大な表記がみられている。
アメリカ海軍航空情報部は、アメリカ軍機と比較して「米軍戦闘機と比べ、FM-2より水平速度で優る以外はほとんどの面で劣っている。特にP-51に比べると大きく劣る。」と評している。 ただ降下性能においてはF6Fの戦術勧告に「継続して降下するな」と記載されたり、三式戦闘機自身の飛行特性については、操縦席は狭くて窮屈だが計器および操作レバー等の配置は優良で、離着陸や三舵の動作が容易であり「飛行するのが楽しい機体」と高評価をしているが、補助翼だけは333 km/hより高速域ではきわめて重くなること、機首が長く風防が低いため前方視界が非常に悪いこと、整備が複雑（試験時に特に油圧系統にトラブルが頻発）で性能維持が困難であることを欠点として挙げている。
ハ40の故障と整備