扶桑型戦艦
扶桑型戦艦(ふそうがたせんかん)は、大日本帝国海軍の戦艦。金剛型巡洋戦艦と同時期に計画され、建造された日本初の純国産の超弩級戦艦である。同型艦は扶桑、山城の2隻。
当初同型艦として予定された伊勢、日向は、予算の都合上起工が遅れたため設計を変更、改良された伊勢型となっている。
扶桑型戦艦の建造費が成立するまでは複雑な紆余曲折を経ている。
元々扶桑型戦艦は1911年(明治44年)に成立した新充実計画によって建造が決定しており、1912年(明治45年)3月11日に「第三号戦艦」として扶桑が起工された。しかし山城については未だ建造に着工する事が決定されておらず、1912年(大正元年)12月21日に大正2年度の軍備補充既定年度割に600万円を追加して戦艦3隻(山城及び伊勢、日向に該当)の建造に着手する事が決定され、建造が一部開始された。更に1914年(大正3年)には既に前年度に建造の一部に着手した戦艦3隻の工事を続行させるために大正3年度軍艦製造費所要額として650余万円の予算が成立、これにより山城、伊勢、日向の3隻の戦艦の建造が本格的に開始される事となった。
「扶桑」型戦艦の設計にあたりさまざまな案が検討されたが、最終的には排水量30,600トン、速力22.5ノットとしてまとめられた。35種に上ったとされる扶桑型の設計案の内計画番号A47〜A57、最終案であるA64が平賀文書に残っており、この中では扶桑型は概ね速力22〜23kt、排水量30,000t前後、防御は水線主甲帯305mm、バーベット部228mmの艦として設計されていた。
主砲についてはかなりの変遷が見られ、A47では主砲は45口径14インチ砲連装6基12門とはなっていたものの、その砲塔配置は中心線上の艦首側に2基、船尾側に2基とされ、残りの2基は艦中央部付近に梯形配置にするとされており、弩級戦艦と然程変わらない砲塔配置となっていた。この砲塔配置は砲サイズが異なるA48〜A49にも共通する砲塔配置であったが、A50より主砲塔を全て中心線上に配置する型式が採用され、以降の案では中心線上に主砲を配置する形式が採用される事となった。また、A47でも見られた主砲を12インチ砲とする案はA50以降にも見られ、A51では12インチ三連装2基・連装3基計12門を搭載するとされており、艦首・船尾最前部砲塔が三連装とされ残りの連装砲は中央部に1基三連装後方にそれぞれ1基ずつ搭載するとされていた。A54では三連装砲を中心線上の艦首・船尾側にそれぞれ背負い式で2基、艦中央部にも三連装を1基搭載し合計15門の艦とする事が計画されていた。しかし、最終案であるA64では扶桑型の主砲は各国の弩級戦艦の多くが採用していた12インチ砲では無く金剛型同様に14インチ砲が採用されており、これを連装砲として6基12門を搭載する超弩級戦艦として竣工する事となった。
また、防御に関しても152mm〜178mmとされた水線上部は203mmへと変更され、228mmとなっていたバーベット部も山城起工前の1913年(大正2年)6月の時点では241mmに変更され、最終的には305mmへと強化されており水平防御に関してもHT鋼のみを使用する予定となっていた点が改められ中甲板にはNi鋼が使用される事となった。最終案であったA64から実際に扶桑型が竣工するまでの間にも幾つかの変更が加えられた結果扶桑型は初期の設計案と比べるとその防御は強化される事となり、主砲にも12インチ砲では無く14インチ砲が採用された事で火力も従来の弩級戦艦と比べると大幅に向上する事となった。
※12インチ砲は50口径、14インチ砲は45口径
本型は国産設計の弩級戦艦河内型などの主力艦の船体設計を雛形に、サーストン卿の設計である「金剛型」の船体設計を参考にして、一部にその最新設計を導入して建造された。また、船体形状については日本戦艦では初となる、大型模型を利用した水槽試験を経て決定されている。艦体は長船首楼型船体で、艦首は凌波性の良好なクリッパー型とされた。
ただし艦形及び舵の配置に不適切な点があったようで、本型の操艦は日本戦艦で最も難しいとされ、直進を維持するだけで一苦労ということや、前進一杯から急転舵すると180度旋回したあたりで行き足が止まったという証言も残されている。
山城では扶桑の建造中より指摘されていた主砲配置による爆風問題などの諸問題の修正が試みられ、扶桑では接続されていなかった艦橋基部と艦橋甲板が第2砲塔に接続され、司令塔が扶桑では楕円状となっていたものを改め、円形に変更しただけでは無く、扶桑では第2砲塔上に設置していた3.7m測距儀を司令塔の前方に1基設ける形に変更し、司令塔の後方にも2.7m測距儀が新たに設けられることとなった。また、砲塔上に設置されている測距儀を扶桑の4.5mから6mへと改め、前檣トップの観測所を拡大し、新たに方位盤照準装置が設置されるなどの変更も行われた。この他に、扶桑では竣工時に撤去されたスターンウォークが補強用のアームを新たに設けた上で残されただけでなく、竣工直後に8cm(40口径)高角砲4基が前檣両側と第2煙突の両側に装備された。上記のような設計変更や改装後の外観や装備が扶桑と異なるためか、山城については扶桑型ではなく特に山城型と呼ばれる事もあった。
更に船体外板の張り方が性能比較のために扶桑と山城で異なっており扶桑は従来型、山城は山城以降の戦艦で採用される方式が採用されている。
主砲には金剛型の毘式36cm連装砲を参考に、国内で新たに設計・生産された四十一式36cm砲(45口径)が採用された。6基12門が搭載されていたが、配置は前部甲板には1・2番主砲塔、艦中央部の1番・2番煙突の間に3番主砲塔、2番煙突の後方に4番主砲塔、後部甲板上に5番・6番主砲塔となっている。
主砲は砲弾重量635kg、砲口初速770~775m/s、発射速度毎分1.5発であった。主砲塔の旋回及び砲身俯仰は蒸気機関駆動の蒸気ポンプによる水圧式となっている。砲身の俯仰能力は-5度〜+20度、最大射程は22,500mとなっており、旋回角度は首尾線方向を0度として左右110度の範囲に可動した。金剛型に搭載された毘式は俯仰角-3度〜+33度、仰角20度までの自由装填方式であったが、本型では仰角5度の固定角装填形式を採用していた。固定装填方式は発射速度が自由装填方式よりも速い上に砲塔内の防炎対策が容易で防御上有利という利点が存在したが、その一方で構造が複雑となった為故障が頻発、固定装填方式の優位性は無いと考えられ伊勢型では再び自由装填方式に戻されている。
本型では当初の計画が二転三転し最終的には12インチ砲では無く14インチ連装砲塔が採用された。三連装砲塔も検討されたが、軽量化には効果があるものの斉射時の艦の揺れが大きく12門による斉射が実質不可能であり、砲弾同士の干渉によって散布界が広がる傾向も解決できず、発射速度についても連装砲よりも見劣りする物であった為に不採用となった。その為砲塔の数が増え、艦の設計、特に砲塔の配置と防御計画に困難を伴うこととなった。
また、当時日本戦艦で採用されていた英国式の水圧復座方式の駐退機では、力量不足のため一斉打方(いわゆる斉射)を行った際に砲が元の位置に戻るまでの復座時間が長くなり、発射速度が大幅に低下するという問題があった。このために当時の日本海軍では交互打方を基本とし、後に空気式の駐退機が導入され復座時間の問題が解決するまで続いた。本型の主砲塔数の多さは交互打方の場合では有利だったが、一斉打方時には発砲時の砲煙や振動が激しく、弾着観測にも問題があったとの意見もある。
上記の砲で五号徹甲弾(三年式徹甲弾)、九一式徹甲弾を使用した場合の穿突力は日本海軍においては下記のように算出されていた。
上記のような結果から日本海軍では410mm以下の厚さの甲鈑の場合は撃角16.5°までならば貫徹可能としており、330mm以下の厚さの場合は撃角30°までならば貫徹出来るとしていた。しかし、日本の14in砲用の九一式徹甲弾の場合内腔が大きい代わりに他国の徹甲弾と比べた場合壁が薄くなっており、硬度では他国の徹甲弾を上回っていたがこれは同時に靭性が低いことを意味していたため、日本の九一式徹甲弾は大撃角や斜撃に弱く横や斜め方向に衝撃が加わった場合弾体が破砕されやすい傾向にあった。これは戦後に行われた米軍の調査によっても確認されており、14in九一式徹甲弾は米軍の14inAP弾と比べた場合5%程度性能が劣り弾体の破損が著しいという結果が出る事となった。このため、米軍では日本側の説明と異なる結果が出たことについては、日本側が品質の劣る甲鈑を使用していたために、異なる結果が出たのだろうと判断している。なお、日本のVC甲鈑の耐弾抗力は各国の甲鈑と比べた場合最も性能が低いとされている。
副砲には打撃性能を重視して「50口径四十一式15cm砲」を採用した。これを単装砲架で舷側ケースメイト(砲郭)配置で位置は二番甲板の下方に、3番主砲塔を中心として放射線状に配され、片舷8門ずつ計16門を搭載した。しかし、この砲は主砲射撃時の爆風の影響を大きく受け、射撃・観測が困難となるといった問題があった上に砲弾重量が大きいために装填速度が落ち速射が困難という問題が発生している。
その他、対水雷艇用にアームストロング社からライセンス生産した「四一式 短8cm単装砲(40口径)」を4門装備していたが、「山城」では、竣工直後、これを高角砲架と組み合わせた対空兵器として「三年式 8cm(40口径)高角砲」を単装砲架で4基搭載し、日本で初めて高角砲を搭載した戦艦となった。装備位置は前部マストの側面に片舷1基ずつと、2番煙突の側面に片舷1基ずつの計4基である。なお「扶桑」にはこの装備が1918年に設けられた。
他、53.3 cm 水中魚雷発射管を1番主砲塔の前方・水線下に1基、2番主砲塔の後方・水線下に1基、4番主砲塔の側面・水線下に1基の、片舷3基ずつ計6基装備した。
扶桑型戦艦は、竣工時世界最大の戦艦で、また初めて排水量が30,000トンを越えた戦艦でもあった。しかし、先に竣工し公試を行っていた扶桑では、大角度変針時の速力低下が大きい事や、建造中から懸念されていたように、主砲発砲時に爆風が全艦を覆い、艦橋等の暴露部分に影響が出るといった問題がある事が発覚していた。 なお、1915年(大正4年)に行われた扶桑の砲熕公試
扶桑の檣楼は金剛型と比べると射撃時の激動は小さく、高速航行時の振動も極めて少ないため高所指揮所としては適等な物だとされている。一方で爆風の影響については前部射撃指揮塔では第三砲塔を右艦首55度仰角5度で射撃を行った際の爆風が最も強いとされ、第一砲塔を左船尾側に45度旋回させ仰角20度で射撃を行った際の爆風も大きく、手にしたノートブックと帽子が吹き飛ぶ程であったため瞬時観測が出来なかったとされており、第二砲塔を左船尾45度仰角20度or左船尾55度仰角5度で射撃を行った場合は第一砲塔射撃時程ではないものの爆風の影響で瞬時観測は出来なかったと報告がされている。また、14インチ砲12門、6インチ砲8門一斉射の際には激動のため2,3秒間観測鏡に接眼する事が出来なかったとされており、上記の様な射撃を行う場合にはブラストスクリーンを設置するか、射撃指揮塔の狙孔に巻き上げ式の専用爆風除けを設置する事が必要だと述べられている。
なお、爆風の影響に関しては山城竣工後の1918年(大正7年)8月6日に行われた戦闘射撃訓練の際に山城が距離18,800m〜18,100mの距離からの射撃で遠近散布界平均285m、斉射間隔28秒。計69発の使用弾数中第一有効弾7、第二有効弾5、第三有効弾11と優秀な成績を記録しており、爆風の影響に関しても報告されておらず、実用上問題のある艦であったとはされていない事から山城では上記の問題は発生していなかったものと考えられる。また、扶桑に関しても1926年(大正15年)に行われた戦艦6隻が参加した戦闘射撃訓練では扶桑が最優秀成績を収めている事から、山城同様に扶桑についても実用上の問題は然程無かったものと思われる。射撃時の爆風、砲煙の問題については戦艦が射撃を行った場合砲煙、爆風の影響で敵艦の視認、照準、発射、号令が一時中断する事は、当時の最新鋭艦大和型でも同様であった事に加えて、上記の戦闘射撃成績や1941年(昭和16年)〜1943年(昭和18年)に行われた甲種戦闘射撃でも12門艦が8門艦と比べても遜色のない成績を収めている事から、12門艦の場合であっても爆風、砲煙の影響は問題が無い範囲で収まっていた事を窺い知ることが出来る。
また、山城は扶桑から若干の設計変更が行われていたが用兵側からの評価は芳しく無く、呉で建造された扶桑よりも震度が大きいと専らの評判であった。
本型は全長:630フィート 基準排水量:30,600トンを誇る世界最大の戦艦として竣工し、水線部防御は最大で305mm、主砲バーベットは280mm、司令塔は305mmと河内型戦艦と比べて重装甲に設計され、排水量の約26%が防御重量に充てられていた。しかしその防御様式は近戦志向であり河内型に比べて大きく進化はしたものではなく、また国内の製鋼技術ではヴィッカース社製の甲鈑よりも性能の劣るものしか製造できなかった為に金剛型にさえ防御能力で劣ったという意見もある。
当時の日本の技術では12インチ(305mm)以上の甲鈑を作る事が出来なかった事に加え、砲塔数が多かった事により防御を要する区画が広くなりすぎ防御設計は困難なものとなった。設計経験の浅さもあり、結果として本型の防御は列強の同世代と比較しても平凡なものであり、問題視されることも多かった。当時の日本艦の通例としてダメージコントロールについてもあまり考慮されておらず、主砲塔には撒水装置すらなかった。
戦艦の防御方式としては主要防御区画以外の部分も甲鈑で防御した全体防御方式と主要防御区画のみを防御した集中防御方式の二つが存在し、扶桑型では計画時に一般的であった全体防御方式が採用された。
また、直接防御は更に垂直(舷側)、水平(甲板)、水中(水線下)防御の三つに分かれており、扶桑型では各部に対しては以下の甲鈑、鋼板が使用された。
HT鋼、NS鋼
扶桑型が起工された当時では砲戦距離は概ね8,000m程度とされており砲弾は舷側に対して撃角0°に近い撃角で着弾すると想定され、砲弾も被帽徹甲弾が登場してから然程年月がたっておらず依然として貫徹力は低く、甲鈑を穿徹した場合でも弾体の殆どはその際に破砕されるためバイタルパート部まで砲弾が侵入して炸裂する可能性は低かったが、弾片若しくは弾体の一部によって艦内及びその周辺に被害を受ける可能性は高かったため、これに対応する為に垂直防御は舷側の第一甲鈑が穿徹された場合の事を考慮して、艦内部へ侵入した弾片に対しては中甲板の両端を傾斜させる事でバイタルパート部を防御するという防御方式が一般的となっており、山城では弾火薬庫部分の中甲板を傾斜させる事で弾片等に対する防御装甲としていた。また、水雷・航空機も未だ発展途上にあったため、扶桑型の防御は主として垂直防御に重きが置かれ舷側には浸炭処理を施し表面の硬度を高め、裏面は高い強靭を備えた表面硬化甲鈑であるVC (Vickers cemented armour plate) が採用された一方で、水平防御については前述のように砲戦距離が短く徹甲弾も未だ貫徹力の低いものしか存在しなかったため甲鈑は採用されず、主に弾片防御や船体構造材に用いられていたHT鋼、Ni鋼によって水平防御が構成されていた。
新造時の扶桑型の防御方針は14in対応防御となっていたが水中防御は有していなかった。
改装後の扶桑型の防御方針は三年式徹甲弾に対する安全戦闘距離が20,000m~25,000mとなり、新たに水中防御として約69mm~76mmの厚さの鋼鈑が追加される事となった。これは概ね炸薬量200kg~250kgの魚雷への対応防御に当たり、新造時には水中防御を有していなかった扶桑型にも改装によって水中防御が備わる事となった。また、水中弾防御として弾火薬庫側に約50mmの甲鈑が貼り増しされた。
日本海軍が第一次大戦を通して得た教訓は以下の通りであった。
主力艦中心主義と巡洋戦艦戦隊を中心とした前進部隊の価値の再認識。
また、英巡洋戦艦の喪失理由としては砲塔と弾火薬庫の局部的防御法の不備によって口径の小さい独巡洋戦艦の主砲弾によって撃沈される事となったと判断しており、これには英巡洋戦艦の軽装甲と独巡洋戦艦の砲弾貫徹力とも関係し、英艦の砲弾が独艦を沈め得なかったのは英艦の砲弾にも欠陥がある事を物語っているとしていた。このため、新戦艦については設計を大幅に変更し排水量を増大して防御力等の改正を行った。しかし、既存艦については防御の改善は行われず、山城の場合は1930年(昭和5年)に入り漸く防御の改善が行われる事となった。
その一方で砲術面での研究は熱心に行われており1915年(大正4年)の昼間戦闘射撃は主砲弾の落角8度及至18度で実施される事となり日本海軍に於いても射撃は第一世界大戦での射距離とほぼ同じ距離で行われる事となった。更に翌年の1916年(大正5年)の昼間戦闘射撃は主砲弾の落角10度及至20度に相当する距離で行われる事となり、新たに艦隊に加わった扶桑でも規定距離15,500mから射撃が実施される事となった。これは第一次世界大戦前年度の1914年(大正3年)に行われた昼間戦闘射撃における金剛の射距離8,500mと比べた場合一挙に2倍以上射距離が延伸しており、扶桑に続いて艦隊に編入された山城も参加した1918年(大正7年)の昼間単艦戦闘射撃では遂に最大仰角に相当する距離から射撃が行われる事となった。また、砲弾の信管についても従来型の伊集院信管・三年式信管に代わり1924年(大正13年)に完成した十三式信管が採用されたが、同年に戦艦日向、巡洋戦艦金剛によって戦艦薩摩を利用して行われた榴弾射撃では、自爆防止装置が不十分で甲鈑表面で炸薬が自爆するか、信管の遅動が不十分で甲鈑を穿突する前に砲弾が炸裂し水面下に破口を生じさせたり甲鈑内外の船体に損傷を与えることが出来ない不完全な物であった。そのため、日本海軍が使用していた従来の徹甲弾よりは性能が向上していたといっても未だにその性能はドイツが使用した徹甲弾に劣るものであった。しかし、その後1928年(昭和3年)には五号徹甲弾を改良し徹甲性、自爆防止、水中性を加えて表面硬化甲鈑だけでなく均質甲鈑への穿突力を考慮した六号徹甲弾が採用される事となり、他国の徹甲弾と比べた場合依然として性能は劣るものの自爆防止装置と0.4秒の遅動信管を備えた事でユトランド沖海戦でドイツ海軍が使用した徹甲弾と同一原理の徹甲弾を日本海軍でも使用することが可能となった。また、1931年(昭和6年)には遠達効果と弾量増加を目的に弾頭部を鋭角にし弾丸尾部を船尾型とした九一式徹甲弾が制式採用される事となった。
当時の米戦艦の砲塔では防炎対策が徹底されていたのに比して、日本戦艦では僅かに長門型の火薬庫の供給通路に撒水装置が設置されていたのみであり、後述のように舷側甲鈑も厚い米戦艦と比べた場合扶桑型の防御は見劣りする物となっていた。また、扶桑型建造後の1920年(大正9年)の各国海軍大口径砲弾道性能比較では米国のニューメキシコ級より採用された14in50口径砲の貫徹力は下記の通りとなっており、口径長が増したため日本の14in45口径より貫徹力が勝るものであった。
距離25,000m 165mm
距離20,000m 210.8mm
距離15,000m 335mm
扶桑と同時代に建造されたニューヨーク級、ペンシルベニア級、ネバダ級に搭載された14in45口径砲については大撃角、斜撃に対して強いという点以外は日本側と貫徹力に大差はないと考えられるが、ニューヨーク級の舷側水線甲鈑最厚部が扶桑型と同じく305mmとなっていたのに対してペンシルベニア級、ネバダ級では甲鈑が356mmとなり扶桑型を上回る防御を備えていた。また、当時の米戦艦の砲戦能力は1917年(大正6年)春の戦闘射撃成績では以下の物となっており、日本側と比べて劣るものでは無かった。
ニューヨーク - 距離19,505m-17,900m発射間隔50秒、散布界828m
ペンシルベニア - 距離16,5400m-13,000m発射間隔1分02秒、散布界1,188m
ネバダ - 距離16,900m-14,000mで発射間隔1分9秒、散布界752m
米戦艦と砲撃戦となった場合米戦艦よりも甲鈑の薄い扶桑型は距離20,000mから水線上部の舷側を貫徹され始め、距離15,000mからは舷側最厚部が貫徹されるのに対して、扶桑型では同距離でも米戦艦の舷側水線部を貫徹する事が出来ないため劣勢は免れず、ニューヨーク級以外との砲戦に於いては不利であった。また、扶桑型に対しては後述の改装によって水平防御、水中防御を中心に強化が施される事となったが、九一式徹甲弾採用後の1936年(昭和11年)11月に行われた「対米作戦用兵に関する研究」の中では、改装後のコロラド級、ペンシルベニア級、カリフォルニアを引き合いに出し、米戦艦は散布界が依然として減少しておらず射撃指揮所の高さから米戦艦が25,000mから観測可能となるのに対して日本側は30,000mから観測可能の為、射程に於いて4,000m〜5,000m優越しているとされる一方で、最大射程距離に於いては日米双方共に水平甲鈑を貫徹される事となり、16インチ砲の場合は距離25,000m以下より米戦艦の舷側甲鈑を貫徹可能であり、14インチ砲では19,000以下の場合に舷側甲鈑を貫徹可能であるとされ、水平甲鈑に関しては同距離では貫徹不可能とされていたのに対して、日本側は長門型が距離19,000mから舷側甲鈑を貫徹される事になり、扶桑型の場合では25,000mから舷側を貫徹されるとしていた。この防御力の薄弱さを補うために駆逐艦によって煙幕を展張し、敵弾を極力斜めに受ける事で跳弾させ貫徹を防ぎながら、決戦距離以下に急速接近するといった作戦が研究されている事から、改装後も扶桑型の防御は決して十分なものでは無かったと言える。
本型の機関は竣工時には宮原式石炭・重油混焼水管缶24基とブラウン・カーチス式直結タービンを採用し、機関出力40,000馬力で速力22.5ノットを発揮する見込みであった。公試験時には扶桑が22.7ノット、山城が23ノットを記録したが、山城はその際タービンの軸受けが破損する事となった。
その後扶桑型が運用される際の実速は21ノット程度だったという記録が残っており、1928年にまとめられた『山城型戦艦操縦性能』では高速時速力が伊勢型の23ノットに対し山城は20ノットという記録も残っている。加えて高速時に大きく舵を切ると速度が急激に低下するという欠点もあった。この点は他の戦艦と編隊行動を取る場合に問題とされる場合があった。
本型はボイラー室は武装配置の関係で4室に分けられ、1番煙突の下部に1番・2番缶室が配置され、3番主砲塔を挟んで2番煙突の下部に3番・4番缶室を配置していた。タービン室は第4主砲塔を挟むように前部機械室と後部機械室を配置し、タービンの構成は高速・中速・低速の三種類の直結タービンを1組として片舷2軸を推進するもので、前部機械室に中速タービンで外軸を推進し、後部機械室に高速・低速タービンで内軸を推進した。4番主砲塔の位置は5番主砲塔と変わらない高所に配置されているが、これは動力を伝達する内軸を主砲塔弾薬庫の下に通したからではなく、艦載艇を運用するにあたって主砲塔が邪魔をしないようにするためであった。機関については後の改装時に大幅な改変を受けた。
本型は竣工当初から主砲用測距儀を設置していた。「扶桑」は測距儀の幅が4.5mであったが、「山城」は6mで観測能力に優れた。さらに前部マストの頂上部の観測所が大型化されて日本戦艦初の方位盤射撃装置を搭載していた。
「山城」と「扶桑」の竣工時における外見での相違点は、「山城」が艦橋基部の居住区が2番主砲塔基部にまで延長され、司令塔の形状も楕円筒状から円筒形に変更された点である。また測距儀の位置も「扶桑」では2番主砲塔上に3.5m測距儀1基が設置されたが、「山城」では司令塔上の前方に3.5m測距儀1基と、後方に2.7m測距儀1基を設置していた。艦尾のスターン・ウォークは「扶桑」では撤去されたが「山城」では補強した上で装備していた。
「扶桑」は1915年に竣工した。後の1917年、前檣上部に方位盤照準装置を装備し、1918年には艦橋構造の側面部と、2番煙突の側面部に7.6cm単装高角砲を1基ずつ、計4基の増備がなされた。
1930年から1933年にかけ、第一次世界大戦時の戦訓として遠距離砲戦に対応させるべく、各種改良がおこなわれた。主砲塔は最大仰角を25度から30度へと引き上げ、同時に天蓋部の装甲が増厚され、砲塔測距儀も8mに大型化された。外観的なものとしては、前部マストも主砲測的所・主砲指揮所・高所測的所などのフロアが増設され、露天であった羅針艦橋も密閉化された。また、機関部も艦本式タービンや重油燃焼缶に改装され速力が24.7kt、前部缶室が居住区、燃料タンクにされ航続力が16ktで11600浬まで向上した。しかし、追い風時に、煙突から排出された高温の煤煙が逆流し、前檣にかかって作業が困難になる欠点があり、これの対応としてスプーン状のファンネルキャップを1番煙突の前部に取りつけたが、効果は薄かった。
主砲の最大仰角は従来の30度から43度へと引き上げられ、主砲塔の構造面においては砲塔外筒と主砲塔天蓋の装甲を増厚して防御を強化した。同時に副砲も仰角を15度から30度へと引き上げて射程距離の延伸を計ったことにより、防楯は新設計となって甲板の一部を切り欠いた形状の物に更新された。また、舷側装甲の範囲を充実させた事により、装甲重量は8,558トンから12,199トンへと増加して防御重量は排水量の約31%にまで増加した。この主砲塔の改造時に、「扶桑」は3番主砲塔上に水上機用のカタパルトを設置すると共に、砲の向きを後向きから前向きに変更したことで「山城」との外見上の明確な相違点となった。
また、高角砲は新型の「八九式 12.7cm(40口径)高角砲」へと更新された。これに、爆風避けのカバーを装備したうえで、前部マストの側面に片舷1基ずつと、後部艦橋の上方の側面部に片舷1基ずつの計4基を搭載した。高所への搭載となったのは主砲発射時の爆風を避けるためである。
機関についても大幅な改良が実施された。ボイラーがロ号艦本式重油専焼水管缶4基とハ号艦本式重油専焼水管缶2基の計6基に更新、3番・4番缶室に集中配置された。艦橋下部の1番・2番缶室は閉鎖され1番煙突も撤去された。1番煙突が無くなったことにより追い風時に煤煙が艦橋に逆流する問題も解消された。閉鎖された1番・2番缶室は下側2/3が重油タンクとなり上部の1/3が士官室に充てられた。タービンも新型の艦本式タービン4基となり、最大出力は75,000馬力を達成、速力が目標の25ノットには及ばないものの公試時に24.7ノットを発揮した。その後は速力が低下したという説もあるが、艦長経験者による「伊勢型と問題なく編隊を組むことができた」「戦闘運転で26ノットは出た」との証言も残っている。燃料は重油のみとなり、燃料搭載量は5,100トンとなって航続性能は16ノットで11,800海里という長大な性能を誇った。発電機室は、4番主砲の後方-主機械室の前方の喫水下の左右に設置され、レシプロ蒸気機関によって発電が行われていた。
防御面においては、水平防御は弾薬庫と機関室上面のみ装甲を51mm-102mmに増厚した。対魚雷水中防御として舷側部にバルジを追加し、艦幅は水線部30.64m、最大幅33.08mに増加した。バルジの装備範囲は当初は第二甲板部までしかなかったが、のちに上甲板まで引き上げられた。バルジの喫水線付近には、密閉された鋼管が充填された(一部のみ)。さらに水密隔壁に64-76mmの装甲板を貼って強化した。この防御強化により吃水は約1mほど沈下して9.72mとなった。さらに船体の艦尾部を延長して速力向上と直進性を向上させた。