月光 (航空機)
1943年3月、完成していた2機の十三試双発陸上戦闘機を豊橋基地に持ち込み、自ら乗り込んで射撃実験を行うこととしたが、肝心の操縦員として小園がもっとも信頼していた遠藤幸男大尉が搭乗した。零戦が曳航する大型標的(吹き流し)をB-17に見立てて射撃訓練を行ったが、照準器もない斜銃を遠藤はカン頼りで発射して、実射時間約20秒で13発を吹き流しに命中させるという良好な成績をおさめた。小園は空戦実験のために横須賀海軍航空隊から後輩の花本清登少佐を呼んで、遠藤が操縦する十三試双発陸上戦闘機と花本が操縦する零戦で模擬空中戦を行ったが、十三試双発陸上戦闘機は双発ながら機敏に動き宙返りも行うことができたので、旋回圏は零戦に及ばないが、外側を回りながら斜銃を指向することができ、空中格闘戦でも斜銃があれば零戦と対等に渡り合えることを実証した。しかし、この時点ではまだ二式陸上偵察機の戦闘機としての正式採用はなされなかったので、小園と遠藤らは、1943年5月に突貫で改造していた2機の斜銃装備十三試双発陸上戦闘機と、9機の通常装備の二式陸上偵察機の補充を受けてラバウルに戻っている。1943年5月20日に工藤重敏上飛曹が搭乗する十三試双発陸上戦闘機が斜銃でたちまち2機のB-17を撃墜、その後小野了中尉も撃墜を記録、その後も工藤らは戦果を重ねて、6月末にはB-17の撃墜数は9機にもなり、この戦果により、ようやく軍令部は斜銃の効果を認め、第二五一海軍航空隊の二式陸上偵察機の全機斜銃搭載型への改造命令を出し、その部品を空輸することとしている。昭和18年(1943年)8月23日に制式採用に伴い丙戦(夜間戦闘機)「月光」(J1N1-S)と名付けられた。
美濃部は「これは大変なことになった」と考えて、自分から申し出た夜間戦闘機による昼間出撃をたった1回の出撃で断念せざるを得なくなった。再度夜間邀撃に戻った戦闘901飛行隊であったが、9月5日に夜間爆撃に来襲したB-24に、中川義正一飛曹が、体当たり(対空特攻)を敢行、幸運にも中川の月光は損傷しただけで無事帰還し、体当たりされたB-24はバランスを崩して墜落したが、この対空特攻がのちの特別攻撃隊の機運を盛り上げることになったと、のちに神風特別攻撃隊の編成に深く関与した第一航空艦隊主席参謀の猪口力平中佐は回想している。
美濃部は第302海軍航空隊で、月光をアメリカ軍機動部隊への夜襲に出撃させて失敗していたが、フィリピンにおいても月光をアメリカ軍艦隊への夜襲に使おうと目論んでおり、未明や黎明でのアメリカ軍機動部隊の哨戒を行っていたが、慣れない洋上の哨戒任務では月光は本領を発揮できず、9月10日には索敵中の月光3機を一挙にF6F ヘルキャットに撃墜されて6名の搭乗員が戦死している。9月21日には薄暮に索敵攻撃任務中の月光4機がアメリカ軍空母を攻撃し、250kg爆弾1発の命中を報告し、月光1機が撃墜され、零戦1機も未帰還となり、この日をもって戦闘901飛行隊は壊滅状態に陥った(アメリカ軍側の記録では、1944年9月21日に該当する空母の被害なし)。機体の損失に加えて、搭乗員の損失が壊滅的であり、分隊長ら士官は全員戦死しパイロットも当初の1/3になるまで消耗してしまった。美濃部が思い立ち実践した月光によるアメリカ軍機動部隊への夜襲は、いずれも失敗に終わったのみでなく多大な損失を被っており、敵艦隊攻撃任務で月光を用いることの不利を如実に表していた。