主题：【原创】小猫的原创：旧日本陆海军航空枪炮发展史 -- 妖猫drake
P.S 脸上被不知名毒虫叮了，肿起半个手掌大的一块，下午去医院验血，白血球很高，只能挂水。。。图床已经害浏览器崩溃了第4次每次开始贴图就崩溃，我要疯了
1.不和谐的开始
日本的军用航空草创于明治末年（小猫曾在之前的帖子中提到过日本最初的军用航空发展妖猫drake:【原创】小猫的原创：日星大碰撞——诺门罕的空中作战（三）妖猫drake:【原创】小猫的原创：日星大碰撞——诺门罕的空中作战（补）），即便是到了大正年间，日本的军用机绝大多数也是自欧美等地买回来的洋货，其上的各种装备和武器自然也是响当当的进口原品，如假包换。
所谓战斗机，简而言之就是一架飞行的射击工事，所以枪炮就是战斗机的命根子，日本的军用航空界想在国产战斗机上面搞出名堂，先要造的出日产“航空机关铳”。当然，没有葫芦谁也不知道瓢啥样，所以还得先从洋大人那请几尊“榜样”回来。在仔细对比了当时各国的航空武器后，日本陆海军同时盯上了维克斯公司的7.7毫米航空机枪，准备将其作为日本战斗机的标准航空机枪。
步兵用的水冷型维克斯机枪
这也难怪，日本陆军最初装备的甲式三型和甲式四型战斗机，均以法国纽波特-德拉热（Nieuport-Delage）飞机公司的战斗机为蓝本，甲式三型Nakajima Ko-3 的原型是纽波特17的后续型纽波特24，不过鬼子属于违规盗版，而后来的中岛甲式四型战斗机（Nakajima Ko-4 ）就属于授权生产的NiD-29合法仿制型了。而法国战斗机从一战开始就大规模使用了维克斯航空机枪。
中岛甲式四型战斗机（Nakajima Ko-4 ）
日本海军比陆军还猛，最初的舰上机Mitsubishi 1MF三菱十式舰战是由英国飞机设计师Herbert Smith哈波特史密斯设计的。哈波特史密斯是谁？一战著名的英制骆驼、索普威斯三翼机还有世界最初的舰载战斗机斗犬都是史密斯的杰作，可以说一战后全世界没有人比史密斯更懂得设计舰载战斗机。而维克斯航空机枪也是史密斯家乡的土产，他当然就顺手也给三菱十式舰战装上了。
三菱十式舰战
三菱十式战一共有128架的产量，而中岛甲式四战更生产了654架之多，这么多的战斗机虽然号称日本国产，但由于日本尚未有生产维克斯航空机枪的能力，因此只能跑去维克斯公司采购。被英国人温柔一刀痛宰一笔的日本军界立刻分头开始加快航空机枪国产化进程。当然，日本陆军和海军的差异再次在国产航空机枪的问题上体现出来。陆军比较着急，决定采用授权生产的方式，直接买图纸那些，赶紧上马赶紧装备。
日本陆军总是不太信得过洋人，加上吝啬，不准备引进英国人的.303英寸凸缘弹（7.7mm×56R），而是决定采用陆军在1920年便开始设计的八九式7.7毫米半凸缘弹八九式実包7.7×58 mmSR（算是三八式6.5毫米半凸缘弹的放大版）。
日本制的.303英寸凸缘弹（7.7mm×56R）
1920年的日本陆军是相当寒酸的，但是相对于后来的脑残，这时候的日本陆军在技术上还是有点感觉的。SR半凸缘弹可以说兼顾了凸缘和无缘的主要优点，也规避了两者的弱点。凸缘弹是老弹种，便于抽壳，而且弹壳的强度也较好，加工容易，但是据说对弹膛加工水平要求很高。
三八式6.5毫米SR半凸缘弹
而无缘弹虽然如今成为绝对主流，但是在上世纪二十三十年代对中日等金属和机械加工水平较低的国家而言，弹壳在接近弹底处容易出现断裂，而且德式抽壳系统在加工上对技术水平要求也比较高。不过由于技术水平有限，八九式7.7毫米半凸缘弹性能不如英制的.303凸缘弹，而且陆军对于在国产仿制维克斯机枪上使用独有弹种心里也没底。
所以1927年陆军在向维克斯购买了E型机枪的生产许可证之后，在陆军明野飞行学校进行了一年多的实弹射击实验，期间不断对弹药和机枪做出修改，至1929年正式为日产维克斯E型航空机枪命名为“八九式固定機関銃”，而八九式7.7毫米枪弹“八九式普通実包”要到第二年才被正式作为制式航空机枪子弹投入大规模量产。
陆军的“八九式固定機関銃”
日本海军在技术上，则倾向于先撒大网，边用边学，边用边挑的方式。作为日本的立国根本，海军在财政上比抠抠搜搜的陆军要好很多，因此在军购上手笔也大，不过似乎黑幕也多。1920年到1937年，日本海军共采购地面用的水冷维克斯C型 220挺，空用的气冷维克斯E型1674挺，并且派出吴港海军工厂的人员赴英国维克斯厂考察，学习制造技术。
同时海军也没有一棵树上吊死，也引进了另一种著名的航空机枪，伯明翰轻武器工厂BSA的刘易斯轻机枪Lewis Gun，这种使用弹盘的轻机枪也分为地面型和航空型，地面型枪管外有一个巨大的散热筒，航空型则没有。
刘易斯航空机枪，没有散热筒
“留式7.7mm機銃”/“九二式七粍七機銃”，刘易斯机枪的步兵用版
日本海军的地面型刘易斯机枪基本装战舰上或者装备了海军陆战队，淞沪抗战中中国军队就曾遭遇过这款相貌丑陋的机枪，日本海军对刘易斯机枪倒是还算满意，先以“留式7.7mm機銃”的名称装备，后又专门命名为“九二式七粍七機銃”，九六式舰战就装备了这款航空机枪。
考虑到维克斯E型航空机枪良好的性能，日本海军总是不忍放弃，待吴海军工厂能够量产维克斯航空机枪后，日本海军根据仿制原型的生产厂商将其命名为“毘式七粍七固定機銃”，总算结束了维克斯E型机枪在日本海军中大量装备却无名无份的尴尬情况。
“毘式七粍七固定機銃”，维克斯E型的日本版
此后维克斯E型继续在日本开枝散叶，先后衍生出，1型、2型、特2型，2型改2，3型改1等，其中3型改1改进了击发系统，对机匣等部分结构强度进行了增强，因此射速有所提高，海军决定将其制式化并命名为“九七式七粍七固定機銃”、
“九七式七粍七固定機銃”，是对维克斯E型做了不少改进的变体
据战后统计，毘式七粍七固定機銃和九七式大约生产了3万挺，部分九六舰战、二式水战、零战、强风、雷电、九九舰爆、彗星、零式水侦等军装备了这款航空机枪。
不过战后日本研究者对海军和陆军分别生产采用不同弹种的维克斯E型航空机枪大摇其头，这种完全不符合总体战逻辑的窝里斗行为造成了海军和陆军装备缺乏共同性互换性，对日本有限的工业生产能力浪费很大。
究其原因，日本陆军的诡异思路要负主要责任，不用说和海军合作，增加弹药通用性，光是陆军自用的7.7毫米枪弹，就被生生搞出三个版本来，凸缘、半凸缘和无缘一个也不能少，步兵用的九二式机枪弹和九九式步枪弹都没法通用，除了吃饱了撑的小猫是在无法解释这种匪夷所思、没事找事的思维。
作为一款1912年便开始在战场上喷吐火舌的老枪，维克斯机枪的设计堪称经典，即便到了二战时期，其性能、实用性、勤务性都不算落后，这也难怪日本海军和空军一直到太平洋战争仍将其作为主力小口径航空机枪使用。
上图为日本海军的毘式七粍七固定機銃，下为日本陆军的八九式
但随着天空中出现越来越多防御力较强的欧洲和美苏制先进战斗机，日本军用航空界一致认为7.7毫米机枪的威力不足以消灭新锐敌机，海军和陆军分别走上追求大威力航空机枪的道路。
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我一直推荐大家用hotmail自带的skydrive，不必费劲巴拉的去找神马图床。而且这样也便于管理，毕竟都在自己的邮箱账户内。
现在skydrive的设置变了一些，不过基本用法一样的。
可能是我的遨游还是IE6内核的原因，一般玩我到4次，等我每贴一幅图就拷贝到TXT文档之后，就老实了
我的老本本用了六年了，windows XP sp3，自己找的破解程序升级到IE 7.0，从来没发生过你这情况啊。
23，25，30（好像是有两个弹药不同用的系列），35，37
2.零式战斗机的利爪
在战争中，矛和盾这对冤家，虽然每每上演生死大战，但总会互相促进，共同进步。30年代中期，世界军用航空开始进入全金属单翼机时代，即便是老式的双翼非金属蒙皮战斗机，也开始披挂上防弹装甲和自封油箱的坚甲。
日本军方眼看两大潜在敌人美帝和苏联先后研制了波音P-26和波利卡波夫I-15/I-16等一批先进的重防御战斗机，连日本航空界也开始对自封防弹油箱的研究，由此判断战斗机的防御力将迅速的提升到7.7毫米这种小口径机枪无法有效杀伤的水平。
P-26玩具枪，现在看如此简陋，当年却是划时代的作品
日本新锐的Ki-27的防御力远高于过往的日本战斗机
想要有效的摧毁躲在防御装甲之后的敌方战斗机乘员、引擎还有油箱，最有效的手段就是采用爆破弹（通常弹）甚至是穿甲爆破弹（彻甲通常弹），但是在7.7毫米机枪的小弹头上，无论如何塞不下多少炸药，更别说搞有实战意义的穿甲爆破弹了。所以想要摧毁敌方新锐战机，日本战斗机就必须装备中口径以上的航空枪炮，也就是说机炮口径要提升至12.7mm甚至是20mm以上。
日制7.7毫米子弹，虽然品种也挺全，但是爆炸弹效果不过是聊胜于无
同时，30年代中期，航空列强纷纷推出了巨型轰炸机，甚至日本自己都有九三式重爆问世，面对苏军的TB-3这种庞然大物，7.7毫米机枪只能是隔靴搔痒，轰炸机的巨大化也迫使日本必须装备大威力的航空机炮。
TB-3，想用7.7毫米机枪击落这种空中巨兽几乎是不可能完成的任务
即便能够准确的判断未来走向，三十年代中期的日本军用航空的主要敌人是落后的中国空军，面对中国古旧的万国牌战机，开发新式航空机炮似乎没什么现实意义。
好在此时的日本军界拥有一批技术眼光颇为独到的官员，1935年夏，时任日本海军航空本部长的山本五十六中将，同时任航空本部技术部长的 原五郎 中将以及技术部主席部员 和田操 大佐（海兵39期第四名，东大工学部航空机专业毕业，与山本等人不同，这位据说飞行技术不错，某此飞机失事之后才转行作技术官员，多次到欧美考察，后任航空本部技术部长、海军空技厂厂长和太平洋战争航空本部长，富岳、连山、秋水、橘花等新锐战机几乎都是在他的支持下研发的，也是战后日本航空工业复兴的领导者之一，1954年担任了日本新飞行机株式会社副社长）根据一份驻法国武官传来的情报，一致决定要尽快从欧洲采购新式的20毫米机关炮。
驻法国武官到底传回来什么情报呢？原来，武官通过各种渠道搞到了希斯巴诺. 苏莎Hispano.Suiza（现在仍然是法西合股的高档豪车品牌，军械部分应该是归了赛峰集团）HS.404的技术情报。HS.404算是厄利孔FFS 20毫米航空机关炮的变体，后来也成为英美两国20毫米航空机关炮的母型。
希斯巴诺. 苏莎Hispano.Suiza现在仍然是个著名的高档豪车品牌
说起来，击落山本的P-38闪电式装备的20毫米航炮也是HS.404的后代
可惜日本海军对法国西贝货没啥兴趣（挨坑太多，受伤太重，明治之后日本采购法国军械几乎就是一部挨坑血泪史），了解到HS.404的母型是瑞士厄利孔Oerlikon20毫米机炮之后，日本海军便决定从瑞士购买生产许可证。
估计厄利孔公司在接待日本海军人员时还得纳闷，咋这日本人又来了？为啥要说“又”呢？原来，厄利孔20毫米炮其实早已经进入日本市场，买家是日本陆军，用在了陆航的大怪物Ki-20九二式重爆上。
陆航的大怪物Ki-20九二式重爆，也有称其为超重爆的
20年代末期，日本陆军突发奇想，认为未来有可能要对美国控制的菲律宾还有苏俄人的西伯利亚腹地发动超远程空袭，加上看到苏俄TB-3的可怕，脑子一热就决定要搞一种能够从台湾起飞作战航程达到2000公里的超重豹击机，1928年（昭和3年）2月正式向三菱公司提出了研发要求。
这个时候，全世界也没几种2000公里的远程轰炸机，而且日本的航空技术水平远未达到独立研制的水准，被逼无奈的三菱公司只能从德国购进容克斯G.38客机（航程3460公里），进行修改后拿来糊弄陆军。
航程近3500公里的容克斯G.38超级旅客机
单从技术指标上，九二式重爆相当抢眼，航程2000公里，载弹量两吨至五吨，自卫火力为8挺7.7毫米八九式旋回机枪，三菱还专门在机体顶部设置了一门20毫米自卫机关炮，这门所谓九四式二十毫米旋回机关炮其实就是厄利孔FFL型机炮穿了件日文马甲。日本陆军倒也不傻，九二式重爆这种庞然大物拿来吓唬人勉强凑合，其200公里的时速决定了想让他飞到美苏头上丢炸弹就是自讨没趣，所以日本陆军一直拿九二式作为一种宣传展示飞机使用。
但是陆军对九四式20毫米机关炮却是真的看好，从大正12年开始，陆军技术本部便利用一门德制20毫米 Becker机关炮开始机载旋回机炮的研究，昭和8年陆军购买了2门厄利孔FFL20毫米机炮，并命令陆军下属“日本特殊钢株式会社”组织仿制，据说当海军找厄利孔买炮的时候，由河村正弥博士带领的仿制团队已经将仿制型搞的差不多了。
可惜日本海军和日本陆军是天生的冤家，所以海军航空本部宁愿舍近求远，跑去和瑞士人谈生意。不但是陆海军之间有摩擦，日本海军内部也是派阀重重，按理说海军的所有武器（兵装）的采购生产研发全都要归舰政本部管，但是山本的航空本部却要搞独走，舰政本部的大佬自然十分不爽。
1935年时任舰政本部长的是中村良三海军大将（正常情况下舰政本部长是中将担任，但是前任杉政机关中将因1934年的友鹤事件引咎辞职，中村属于兼任）正被第四舰队事件搞的焦头烂额，没地方发泄怨念，所以直接以海军下属的机铳厂没有多余产能为理由反对仿制厄利孔20毫米航空机关炮（中村和山本同学之间，还有派系矛盾，中村与末次正信正高桥三吉一起被舰队派大佬加藤宽治称为“我的三羽鸟”，而山本同学则是加藤友三郎条约派的骨干）。
中村良三海军大将
但是山本也不是省油的灯，这位仁兄日后在珍珠港攻击计划上以辞职相威胁，此时一边拍着桌子同中村大将骂娘，一边琢磨着想办法绕过舰政本部。既然官办工厂不行，那就民间工厂仿制吧。很快原五郎中将就出马找船成金的代表、山下汽船老板山下龟三郎帮忙，双方商定由浦贺船渠的寺岛健负责出面成立一间“富冈兵器制作所”专门仿制厄利孔20毫米机炮。
海运和造船业大佬，“船成金”代表人物，山下汽船老板山下龟三郎
这浦贺船渠怎么敢如此明目张胆的和主管海军造舰的舰政本部对着干呢？说来也是舰政本部太过飞扬跋扈，对嫡系的石川岛造船等保护过多，每每压制浦贺船渠，山下早就想找茬膈应一下舰政本部。另外，山下也是看好富冈所的前景，因为航空本部的胃口很大，在和富冈兵器制作所的协议中保证制作所造一挺海军买一挺，年产量一万挺都不用担心卖不出。实际上，富冈制作所的年常量从未超过100挺。
在确定国产厂商的同时，海军航空本部也确定了仿制型号，厄利孔20毫米FF机炮根据采用的弹药不同，有FF/FFL/FFS三个版本，FF型采用了短小的20*72RB弹药，最为轻便，FFL采用20*101RB弹，而大型FFS采用了20*110RB弹。日本陆军的九四式20毫米机关炮仿制自FFL型，海军航空本部却在考虑到战机轻量化问题之后选择了轻便的FF型作为仿制母型。
各国装备的20毫米炮弹，20*80RB是MG-FF弹，RB是缩缘的意思
在日本海军购入厄利孔FF型机炮的同时，德国空军也引进了厄利孔FF机炮，并以其为蓝本研制了采用20*80RB弹药的MG-FF机关炮。说起啦，厄利孔FF是德制20毫米 Becker机关炮的改进版，德国人这次又买回去，差不多算是出口转内销了。
德制MG-FF 20毫米机炮
1936年（昭和11年）6月，富冈制作所与厄利孔签订了授权生产的合同，据说还从厄利孔挖来了多名技师，正式开始准备生产厄利孔FF 20毫米航空机炮。
经过一年准备，1937年夏天，已经改名为“大日本兵器株式会社”的富冈兵器制作所拿出了第一批20毫米机炮。不过严格来说，此时的“恵式二〇粍機銃一型”只能算是进口散件组装knock down的产品，直到昭和13年即1938年厄利孔派出6名技师到日本来指导，富冈制作所才在7月份能够进行全面产化生产。
日本海军在收到富冈所全国产机炮后马上组织了验收，航空本部对验收结果相当满意，舰政本部方面虽然不情不愿，也值得在1939年授予国产20毫米机炮“恵式二〇粍機銃一型”的编号，并在1941年即昭和16年又授予其九九式一号二〇粍機銃的制式型号。
短身管的九九式一号机炮
最初装备国产九九式20毫米机炮的是九六式陆攻二一型，而且搭载的是富冈制作所独立研制的旋回防御型（也有说法是陆军九四式的变体），随后实验型零战即十二试舰战也开始了九九式固定机炮的搭载试验。
九六式原型和九六式二一型比翼齐飞，前方机背隆起出一个巨大炮塔的就是装备九九式20毫米机炮的九六陆攻二一型
[IMGA]A6M1 十二试舰战，零式舰上战斗机的原型[/IMGA]
奇怪的是，这款新式航炮并不讨飞行员的喜欢，相反，航空本部收到的报告几乎是骂声一片。厄利孔FF型机炮采用的供弹方式是弹鼓供弹，共有45发、60发、75发和100发四种弹鼓设计。如果将厄利孔FF作为旋回机炮由炮手操作，弹鼓供弹倒是挺方便，但是作为机翼内固定机炮（ FF 是 Flügelfest 的缩写，就是机翼内的意思），弹鼓供弹造成厄利孔FF载弹量过少。在高速飞行、不断震颤的战机上，机炮的命中率较低，所以日本飞行员总是无奈的发现20毫米机炮还没命中敌人就打光了弹药。
地面型机炮采用弹鼓供弹就没啥问题
更糟糕的是，轻量型FF机炮采用的20*72RB弹药发射药装药较少（德国版的MG-FF，就专门改用了壳体较薄的长弹壳，增加了发射药装药量），炮管较短，因此初速较低，只有600m/s，所以20毫米FF炮的弹道与7.7毫米机枪等相比要弯曲的多。
九九式一号和九九式二号对比，可见两者身管长度相差不少
于是九九式一号20毫米机炮注定只能是一款老手向的武器，在十二试舰战的实验中，试飞员对20毫米航炮评价很低，后来很多飞行员也认为“低初速导致弹道弯曲、射程短，弹数少，不实用”，最狠的是在中国战场面对I-16等灵活敌机的飞行员，干脆骂20毫米航炮是百害而无一利的废物，只有个别的老手认为九九式虽然难用，但在熟悉其“山形弹道”后还是可以打中敌机的。
仿佛是为了证明山本等航空本部人员的远见，太平洋战争爆发后，日本海航对九九式一号20毫米航炮的恶评一下子减少了，甚至出现了不少赞美。原来，与此前日本战斗机遭遇的对手不同，太平洋战争初期的美国海军战斗机大多极为笨拙，但是却异常皮实。
F2A、F4F等战斗机在狗斗中完全不是零战的对手，但对7.7毫米机枪却表现出可怕的承受能力，时常是日本战机无奈的看着美机带着一身弹孔扬长而去。此时20毫米炮穿甲爆破弹的威力体现出来，虽然单数少，准头差，但只要打中，美军战机就非死即伤。等到太平洋战争中期海盗式、恶妇式等机动性不输零战的美军新战机杀入战场，九九式20毫米机炮更成为日本飞行员唯一有效的还击武器。
图边有点黑，大家凑合看，九九式的弹药结构
不过初速低，弹数少的问题仍困扰着九九式航炮。海军和富冈制作所在战机减重要求变得不那么迫切之后，决定改用厄利孔FFL为蓝本重新仿制。采用20*101RB弹，初速提升至750m/s的九九式二号20毫米航炮首先问世，新弹药的发射药由13.6g增加到21.6g，炮管长度也增加了不少。
采用100发弹鼓的九九式二号三型机炮
随后，富冈所又仿制了FFL的100发大型弹鼓，装备九九式二号三型机炮。不过弹鼓供弹，100发几乎已经是上限，就在日本海军一愁莫展之际，德国人送来了MG151/20机炮。MG151/20是德国空军将MG151/15 15毫米机炮放大而来的，采用了MG-FF的弹药的改进版20*82弹（多谢砖家兄指出，汗昨晚写帖子写的太晕了，明上面贴图还有20*80RB和20*82两种，不知道咋就来了这么一句，面壁面壁，二者的区别还是在发射药和弹壳上，弹头是相同的），但供弹方式改为弹链供弹。
弹链供弹的九九二号四型机炮
同时瑞士厄利孔也研制了厄利孔FFS的弹链供弹型号，日本海军通过各种渠道取得了这几种弹链的设计，研制出了可装填125发到250发弹药的弹链，用在了高射速型九九式20毫米机炮上，产生终极版的九九式二号四型/五型20毫米机炮，其射速高达500发~720发/分。
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23毫米只有空军的航炮，陆海军都没有
30毫米有陆军步战车上机炮和空军的航炮两种，战术要求不同，强行统一也无意义。再说30毫米航炮越来越少，新战机上装的是23毫米双管炮（加斯特炮）
25毫米是陆军小口径高炮
35毫米是用来替代37毫米的，今后37毫米将消失。
其实外军也是这样，陆海空军不同的战术要求导致即使同口径的弹药因为药筒长度、底火方式等的不同，也是不通用的。美军有好几种20毫米炮弹，但是很多都不通用。
虽然都是20毫米，但是后者的药筒更长，装药量更大所以初速更高
估计是脑子短路了，上面贴20毫米机炮弹药图的时候还想要不要加一句，20*80RB是MG-FF和MG-FF改的，保留弹头，修改了弹壳和发射药就成了20*82，是MG151/20的。我去面壁思过，思过
希望各位河友多光顾俺的博客http://blog.sina.com.cn/drakecat
3.旧日本陆军的中口径航炮
关于日本海军的九九式20毫米航炮，其实还有不少可讲，主要是弹药和可靠性，不过这个还是留在后面对整个旧日本陆海军航炮研发吐槽的时候再说，今天还是再来聊聊陆军的中口径航空机枪研发。
所谓中口径航空机枪，一般认为是12.7毫米到20毫米口径的，而20毫米以上一般我们就认为是炮，不过日本陆军有时却会将13毫米的速射火器称为炮。前面小猫提过，日本陆军引进20毫米机关炮要远早于海军，从大正年间开始日本陆军就开始秘密实验地面和航空20毫米机关炮，并开始了仿制工作，九二式重爆装备的九四式机炮虽然是厄利孔FF换了个名字，但日本陆军实际上已经拥有了仿制的能力。令人意想不到的是，陆航却执拗拒绝在制空战斗机上装备比7.7毫米机枪更重型的航空火器，理由竟然是担心战机超重。
与日本海军相比，日本陆航堪称狗斗疯子，其高层都疯狂的信奉高机动高操纵高命中的一战战斗机设计理念，这种执念再混合日本陆军对精确射击的痴迷，竟然使得陆航始终坚持两挺带弹足够的八九式7.7毫米航空机枪就足以横扫一切敌机。
加之30年代日本陆军引进的中口径机枪，如九四式20毫米机炮、九二式车载重机枪（法制哈乞开斯13.2mm高射机枪的陆军仿制版）等，无一例外重量和体积都较大，射速和准确性较差，日本陆军更坚定了装备中口径航空机枪不能有效提高战斗力，反而会导致战斗机格斗性能下降的错误判断。
当然还是有例外情况存在，这就是双发重型战斗机，日本陆航的所谓“复战”，由于机体臃肿，双发复座战斗机根本无法在狗斗中占到单发战斗机的便宜，只能改从速度和攻击力上下功夫。
昭和12年即1937年12月，日本陆军正式向川崎航空下发双发复座战斗机研制命令，也就是日后的二式复战Ki-45屠龙。Ki-45预定在机体下部装备试制20毫米航空机关炮“ホ3”。
Ki-45机体下部装备了试制20毫米航空机关炮“ホ3”，后来在对地攻击中表现颇为抢眼
试制20毫米航空机关炮“ホ3”的原型是日本陆军的九七式半自动反坦克枪（九七式自動砲，不过这东西其实就是枪的形制），九七式半自动反坦克枪又是仿制自瑞士索洛图恩Solothurn S-18/1100。
日本陆军的九七式半自动反坦克枪
确切来说，索洛图恩S-18是一款血统纯正的德国武器，其设计来自一战末期莱茵金属公司的半自动反坦克枪设计，索洛图恩也是莱茵金属的子公司，只不过是为了规避凡尔赛条约而在瑞士“研发”和生产，二战中德国也装备了这款半自动反坦克枪，但由于性能落后鲜有战果。
德国陆军装备的瑞士索洛图恩Solothurn S-18/1100
九七式半自动反坦克枪第一次上天也是在昭和12年，不过并不是以试制20毫米航空机关炮“ホ3”的身份，而是穿了“ホ1”的马甲，前一年，日本陆军要求中岛研制新式重爆，也就是后来的百式“吞龙”，中岛方面为了加强此前始终是日本重爆弱点的机尾防御，直接将九七式半自动反坦克枪扛上了飞机。
Ki-49 百式“吞龙”重爆
九七式作为步兵武器，只能装备弹容量7发的弹匣，陆军兵器研究所将其航空旋回型改为15发箱型弹仓，还研制了更为巨大的50发弹鼓。试验中“ホ1”的初速高达820m/s，理论射速达到400发/分。
陆军方面认为九七式有改造为固定航炮的潜力，便拆除了枪托、握把等部件，加固了机匣，配上50发弹鼓，便产生了试制20毫米航空机关炮“ホ3”。但考虑到固定式航炮弹鼓容量较大，设计师专门将“ホ3”的射速降到300发/分，防止炮管过热。
“ホ3”20毫米航炮
虽然拆除了部分部件，但由于机匣炮管都进行了加固，“ホ3”20毫米航炮的全重高达43kg，是八九式7.7毫米航空机枪的三倍以上（12kg），因此陆军只将“ホ3”20毫米航炮作为特殊机型的“暂定兵装”，完全没想过在单座战斗机上推广。
不过，日本陆航很快就在中国战场遭遇了苏联援华的先进战斗机，诸如I-15/I-16等战斗机，机体结实，结构坚固，防御力远超过日军想象，昭和14年即1939年的诺门罕战役，日军发现苏军最新式的I-16和I-153在装甲和防弹油箱方面已经大大领先于日军，仅凭手中的八九式7.7毫米机枪已很难有效的杀伤敌机。
P-40是一款极为皮实的战斗机
与此同时日军也从各种渠道了解到美军新式战斗机如P-40的防御力很可能比苏军战机还要优秀，迫于无奈的日本陆军在1939年下发了新的“航空兵器研究方针”，提出了不同以往轻量化制空战斗机的“重单座战斗机”概念，这种战斗机将以速度和火力为首要设计要求，机动性则作为次要要求。
陆军判断，为了能使“重单战”在火力方面不至于落后美苏先进战机太多，必须尽快装备中口径航空机枪。由于轻量化和精确射击追求仍对日本陆航有巨大的影响力，所以陆航提出的中口径机枪设计要求将口径定为12.7毫米。
几年仗打下来，日本陆航总算有了点自知之明，考虑到临时抱佛脚不是个办法，陆航明确指示各厂商各显神通，尽量仿制欧美成熟的12.7毫米航空机枪型号参与“试制12.7毫米航空机关炮”项目的角逐。
BR.20 “イ式重爆”
意大利贝雷塔 ブレダ SAFAT12.7毫米航空机枪
不过总是有不信邪的，小仓兵工厂就决定将八九式固定航空机枪按比例放大到12.7毫米口径，其设计代号为“ホ101 ”。陆军名古屋兵工厂则决定以意大利贝雷塔 ブレダ SAFAT12.7毫米航空机枪作为设计蓝本，设计编号为“ホ102 ” ，贝雷塔SAFAT航空机枪是随著名的BR.20 “イ式重爆”进入日本的，日本陆军很早就对其弹药进行了国产化仿制。而南部麟次郎的中央工业株式会社利用自己在轻武器研制方面的优势，直接仿制了著名的美制布朗宁M2 12.7毫米重机枪，代号是“ホ103 ”。
美制布朗宁M2 12.7毫米重机枪，广泛的装备了美制战斗机
陆航对三款12.7毫米航空机枪进行了多轮验收，八九式放大版“ホ101 ”首先败下阵来，而“ホ102”和“ホ103”陆航则认为各有千秋，不过前者重量过大，最终陆航选定了中央工业“ホ103”的设计，并在第二年也就是昭和16年（1941年）为其授予了制式型号“一式12.7毫米机关炮”。
“ホ103”在昭和16年（1941年）被授予了制式型号“一式12.7毫米机关炮”
但是陆航对“ホ103”也不是完全满意，至少在弹药性能上面日军认为12.7*99弹并不是特别优秀，要求中央工业对“ホ103”进行改进，更换弹种。12.7*99弹如今仍是最主流的.50机枪弹药，比苏系的12.7*108用的还要广泛些。
但是二战期间，12.7*99弹只有穿甲燃烧弹（特殊燒夷彈），却没有装备穿甲爆破弹（炸裂彈），据说英国的军火专家曾经计算过.50毫米子弹即便装填了炸药，也不一定有足够威力摧毁被甲，藉此认为只有20毫米以上的炮弹才适合设计爆破弹。
不过意大利人却独出心裁，在自己的贝雷塔12.7*81口径上设计了爆破弹，比较诡异的是，虽然12.7*81SR弹弹头比12.7*99要轻小，但其穿甲爆破弹却并不如英国人研究的那样无效。日本陆军在引进贝雷塔SAFAT机枪时已经实现了其弹药国产化，此时理所当然的舍弃了12.7*99弹，在“ホ103”也就是“一式12.7毫米机关炮”改用12.7*81SR弹。所以一式航空机枪虽然弹头质量和初速均不如布朗宁M2，但由于装备了特制爆破弹，在威力方面完全可以同美制原型媲美。
意大利贝雷塔 ブレダ SAFAT12.7毫米航空机枪的弹药
右起第一枚就是穿甲爆炸弹，河里 砖家 老兄解释了其引信结构
当然，意大利西贝货，总有些看上去很美的意思。日本陆军很早就发现意大利版的12.7*81SR穿甲爆破弹的弹头触发引信性能极为不稳定，常常出现击穿却不引爆的臭子儿，据说美国曾实验过多种12.7*99穿甲爆炸弹，引信方面均不过关，因此才没有为布朗宁M2装备穿甲爆炸弹。英国人断言只有20毫米以上的弹头才适合装备爆破弹也与此有关。
12.7*81SR弹就是贝雷塔使用的弹药
日本人却是认死理的，既然陆军要求研制稳定有效的引信，设计师就会拼死的研究下去。昭和十五年即1940年，东京兵工厂第三制造所信管工厂厂长渡边三郎研制成功了装备新式触发引信的爆破弹“マ103”，从此之后12.7*81SR的爆炸弹威力才算是彻底发挥出来。
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这是软带式引信，铜质的金属软带平时缠绕在击针体上，使击针无法下移击发雷管，当弹头发射出去后在离心力的作用下击针体外的软带被甩开，击针被释放，当撞击目标时就能击发雷管。
这种引信德国的小口径炮弹用得比较多，国内仿苏的几种23毫米、30毫米航炮炮弹也使用这类引信。