“零”式A6M5是1943年8月首飞，同年秋季服役，定型为零式舰上战斗机52型。该机搭载NK1F型14缸气冷式发动机，额定功率1130马力，最大平飞速度565公里/小时（6000米高度），升限11740米，作战半径1920公里。其翼展11米，机长9.121米，机高3.55米，机翼面积21.3平方米，总重2738千克，配备两门20毫米99式2号机炮（单炮弹药100发）、两挺7.7毫米机枪，可载弹120千克 。
该机型为应对美军P-38、F4U等新型战机研发，1944年6月马里亚纳海战中首次参战。改进型A6M5a将机炮弹药增至125发，A6M5b换装13.2毫米机枪并增加防弹玻璃与自动灭火器。衍生型号包括加装斜射炮攻击B-29轰炸机的型号、载弹250公斤执行俯冲轰炸的型号及神风特攻机。三菱公司共生产该机型747架，乘员1人 。
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