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10 ジェットへの道はけわしかった
先尾翼や双胴推進式などの異型式を含めた、空気抵抗軽減による性能向上への懸命な試みが、機体技術者たちによって続けられていた太平洋戦争末期、彼らが目標とする性能を実現できるかどうかの成否は、すべて与えられたエンジンの性能いかんにかかっていた。
何故なら、時速七〇〇キロを越え八〇〇キロ台に突入するには、すでに空力的洗練では、どうにもならないところまで機体設計の方は進歩していたからだ。
第二次大戦になってから太平洋戦争の始まる頃までは、機体設計の優劣が大いに物をいった時代だった。
エンジンはまだ一〇〇〇馬力級で、要求される火力もそれほど強力ではなく、最高速度も時速五〇〇キロから六〇〇キロ程度だったし、機体設計者たちの腕をふるう余地は大いにあった。
日本の「隼」や零戦、ドイツのメッサーシュミットMe109、イギリスのスーパーマリン「スピットファイア」など、それぞれのお国柄と設計者の個性をあらわした戦闘機たちは、当時の花形であった。
ところが、速度の要求レベルが時速一〇〇キロ以上も引き上げられ、火器その他の要求が苛酷になると、今度はエンジンのパワーアップが有力な手段となり、大出力エンジンをもたない国、あるいは大出力エンジンの搭載に耐えられない機体は不利となり、没落の運命をたどらざるをえなくなった。
メッサーシュミットMe109や「スピットファイア」が着々とパワーアップを重ね、最後には初期の二倍ちかい出力のエンジンを積んで戦後まで生きのびたのにたいし、日本の「隼」や零戦は戦争の中期、すなわち一九四三年(昭和十八年)半ば頃に、すでに実質的成長をストップしてしまった。
余りにも最初からまとまりすぎ、小ぢんまりとまとまってしまった秀才に似て、後から出来たアメリカの大出力エンジン付重量級戦闘機にやられてしまったのである。
最も、そのアメリカは、戦前に設計されたMe109や「スピットフアイア」を出力強化によって、改良しながらずっと使い続けたドイツやイギリスにたいし、初めから大出力エンジンを積んだ新設計の戦闘機に切換えた。
日本もそれをやろうとしたが、技術も物も及ばず、これまで述べたように、ほとんど成功することなく終ってしまったのである。
1 遅れていた液冷エンジン top
第二次大戦を飛行機の技術面からとらえるなら、各国の大出力エンジンの優劣が勝敗を決めたといえなくもない。
ドイツのダイムラーペンツ、イギリスのロールスロイス、そしてほとんどのアメリカ戦闘機に装備されたプラット・アンド・ホイットニー社の二〇〇〇馬力級エンジンなど、エンジン製造会社の大出力エンジン開発技術競争の成果が、そのまま飛行機の性能向上となってあらわれた。
日本は、この点で、一歩も二歩も遅れていたため、機体設計者たちは随分とくやしい思いをさせられたようだ。
あの太い胴体をもった日本海軍の局地戦闘機「雷電」を設計した堀越二郎技師は、その計画初期のエンジン選定の段階で、当時進められつつあったダイムラーペンツDB601Aの国産型の装備を検討していた。
しかし、海軍は国産ダイムラーベンツ「アツタ」の信頼性不足を理由に、陸軍がキ60やキ61に許した液冷エンジンの採用を許さず、やむをえず直径が大きく、従って正面面積の大きな空冷の「火星」エンジンを使わざるを得なかったとして、次のようにのべている(雑誌「丸」昭和三十九年三月号)。
――私は初めて日本が良い液冷発動機をもたないことのハンディキャップを痛感した。
そして世界を見渡して、最高の性能と信頼性を併有するロールスロイスの液冷発動機、特に「マーリン」をもつイギリスをうらやんだ。
「火星」と「マーリン」を比較すれば、後者は正面積が約五五パーセント、冷却系統を含めた重量はほぼ同様、高空性能は同日の談でない位、勝っていた。
次のことは、はっきりいえる。
「スピットファイア」「ムスタング」と「雷電」との差は、九〇パーセント以上、発動機に帰せられる。
性能と実用性の両面において、もし「雷電」に初めから「マーリン」が与えられていたら、日本の海軍戦闘機の地図は全く変っていたであろう――
のちに液冷エンジンを装備した陸軍のキ61「飛燕」と海軍の十三試艦爆「彗星」が、いずれも空冷エンジンにつけかえられたことから、少なくとも「雷電」に液冷の「アツタ」を使わせなかった海軍の決定は誤りではなかったが、これはエンジンの罪というより、液冷エンジン生産に際しての日本の全般的な工作技術水準の低さや、良い材料が使えなかったことなどが原因である。
このことは、日本がロケットやジェット・エンジンなど、新しい動力をつけた飛行機の開発を行なうようになって、いっそう明らかになった。
2 ジェット時代の先駆者たち top
飛行機のパワーアップのための革命的な新動力ロケットやジェット・エンジンの開発は、比較的早く着手され、ドイツやイギリスでは一九三七年(昭和十二年)にすでに試作ジェット・エンジンの運転実験が始まっている。
そして一九三九年にジェット・エンジンを装備した最初の飛行機であるドイツのハインケルHe178が初飛行、一九四〇年にイタリアのカプロニ・カンピーニN1が、一九四一年五月にイギリスのグロスターG40がいずれも初飛行に成功した。 |
1940年に飛んだイタリアのカブロニ・カンピーニN1ジェット機
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この頃から、欧米の航空技術雑誌などにジェット・エンジンに関する記事や論文が見られるようになったが、独英はいずれも極秘扱いとして一般には知らされず、イタリアのカプロニ・カンピーニだけが公表されて“ジェット機時代の到来”としてマスコミをにぎわした。
日本で一般の確か人々がそれを知ったのは「航空朝日」昭和十七年十月号誌上で、巻頭のアートページを飾ったプロペラのないカプロニ・カンピーニの特異な飛行写真は、航空フアンたちの好奇心を大いにかき立てたものであった。
「たとえ、二時間一五分という短い時間、四七五キロという短距離の飛行であったにせよ、このカプロニ・カンピーニ式噴流飛行機の試験飛行は、いわゆるロケット飛行機の将来を招く重要な出来事であったといわねばならぬ。……
この試験飛行ではロケット飛行機にたいする最も大きな期待である速度は、平均時速二〇九・四五一キロという期待を裏切ることおびただしい数字で示されている」
と写真の説明がされていたが、当時日本ではジェット・エンジンを「ロケット」、本来のロケットを「補助ロケット」とよんでいたので、文中のロケット飛行機というのは、ジェット機を意味するものである。
「航空朝日」は、この号で“海外ロケット研究の動向”という特集を組んでいるが、その内容からはジェット機の時代が、すぐ近くにやってきている、というニュアンスを感じとることはできなかった。
ジェット・エンジンをふくむ航空用ガス・タービンに関する海外の動きを日本に最初に伝えたのは、昭和十年から十三年にかけてパリに在外武官として駐在して帰朝した種子島時休海軍大佐だった。
「支那事変もたけなわの頃で、欧米何するものぞと鼻息の荒かった日本は、このような夢想がすぐさま育つ空気はなかったけれども、種子島氏は若い技術者を、しだいにかかえこんで、ストドラの英語版をたよりに啓蒙実験に余念がなかった。筆者もその熱気にあおられ続けた一人である」
戦後の昭和二十六年末に発行された「世界の航空機」第五集(鳳文書林刊)に“国産ジェット・エンジン物語”をかいた永野治海軍技術少佐(石川島播磨重工顧問)は文中にこう述べているが、最初に海軍が手をつけたのはタービン・エンジンそのものではなく、ガス・タービンの最も手近な応用である高々度飛行に使われるエンジンの出力低下を防ぐための排気ガス駆動による過給器、すなわち排気ガス・タービン過給器だった。
空技廠の加藤技術大尉が中心になって昭和十七年二九四二年)九月に完成した超高空用特大型排気ガス・タービン過給器YT15型(高度一万五〇〇〇メートル、二五〇〇馬力用)がそれであったが、技術的に未完成だったので実用化の見込みには、ほど遠いものがあった。
そこで、いっそこれを改造してタービン・エンジンにしてしまおう、という加藤大尉の考えを種子島大佐が取上げたのが、ジェット・エンジン試作の第一歩となった。
ドイツで三年前の一九三九年にすでにジェット・エンジン機ハインケルHe178が飛んだという情報が、四年間の駐独勤務経験をもつ熊沢海軍技術中佐(のち少将)と駐日ドイツ空軍武官との私的交際からもたらされたのもこの頃であった。
細かい技術的内容については、全く未知であったが、当時大げさに話題となっていたカプロニ・カンピーニ機と違って、どうやらすばらしい快速機であるということから、関係者たちはその正体を色々と憶測し合った。 |
1939年に完成したドイツのハインケルHe178ジェット機(上下)
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3 国産ジェツト・エンジンの開発 top
「TR」と名付けられた噴流推進エンジンの試作機ができ上がったのは昭和十八年の六月だったが、戦争によって海外からの資料もなく、すべてが未知の技術の手探りといった状態だったので、実験は思うように進まず、三基の試作エンジンによる一連の運転試験が終った十九年七月の時点でえられた結論は、解決すべき問題は山積して前途はほど遠いという悲観的なものだった。
タービン羽根の折損、軸受の焼付き、燃焼の不安定、圧縮機扇車の破裂などの故障が度々起り、全力一万六〇〇〇回転まで安心して回せたことは一度もなかった。
推定性能は全力地上静止スラスト約三〇〇キロ、燃料消費量は普通ガソリンを使って毎時四八〇キロ程度の貧弱なものだったが、それでも当時としては魅力あるものだった。
そこで、一応の改造案が出され、TR10と名づけられて排気ガス・タービンに経験のある民間数社と海軍の分担で七〇基の大量試作をすることになった。
だが、どう考えてもこの計画には無理があり、多少なりとも技術のわかる人々はTR10にたいして疑問を抱いていた。
ドイツではすでに前年、ユンカースとBMW両社でジェット・エンジンの量産に着手しており、この分野での日本のおくれは目をおおうものがあった。
海軍が本格的に噴流推進エンジンの研究をはじめた昭和十七年の春から秋にかけて、陸軍および東大航空研究所にも専門の研究部門ができて、それぞれ研究を開始した。
川崎航空機明石製作所でエンジン設計をやっていた林貞助技師(名城大学工学部教授)が、軍の指名によって陸軍嘱託となり、部下九名とともに立川の第二陸軍航空技術研究所に着任したのは昭和十七年十一月中旬だった。
ドイツ軍がスターリングラードでソ連軍の反攻にあって苦戦、連合軍のモロッコ上陸、日本軍のニューギニア後退決定、ガダルカナル島の失陥など、東西両戦線で戦局の転機をむかえつつある時だったので、林技師たちに与えられた指令は「昭和十八年末までに実用化せよ」というきついものであった。
彼らの仕事は、二航研自身が企画したジェット・エンジンの試作開発にあたると同時に、東大航研が提案したカプロニ・カンピーニ方式のエンジン・ジェット「ネ101」およびタ−ボ・プロップ「ネ201」の試作開発への協力だった。
与えられたジェット・エンジン開発の命令にたいして、良質な耐熱鋼材がえられないことや、陸軍航空本部からの急速完成指令などから、林技師は試作方針を補助(ブースター)ターボ・ジェットとエンジン・ジェッ卜の二種に指向することに決めた。
いずれも主動力としてではなく、ピストン・エンジン機の機体に装着し、必要緊急時だけ補助エンジンとして作動させ、速度増大をはかるというものだった。
エンジンの外側に補助ジェット・エンジンを装備しているロッキードP2V-7対潜哨戒機
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補助エンジンとしてターボ・ジェットを使った例は、戦後アメリカの六発巨人爆撃機コンベアB36がそうだったし、いまでも日本の海上自衛隊で対濳哨戒機として使われているロッキードP2V「ネプチューン」などがあるが、林技師が考えていたのは極力小型化することだった。
補助エンジンの場合、一回の使用時間が少ないから質の悪い耐熱鋼材を使ってもガス温度を高めることができる、一定の航続距離にたいして主機であるピストン・エンジンの燃費量と補助エンジンのそれとを合せた、全機としての燃費量を低く押えることができる、などの利点が考えられた。
補助エンジンであることから当然、小型ですみ、大型化にともなう未知の燃焼問題の困難が少なくてすむほか、緊急時の始動が主機ピストン・エンジンにより飛行中に行なわれるので、補助ターボ・ジェット側の空気取入口およびジェット・ノズル出口を同時開放するだけで風車アクションによる始動ができ、専用スターターがいらない、補助エンジン用の燃料噴射ポンプなど必要な補機類の取付けや駆動装置を主機ピストン・エンジン・ナセルに移すことができる、などの利点もあった。
カプロニ・カンピーニ式のエンジン・ジェットの場合も同様で、主機ピストン・エンジンと補助エンジンとの間に設けられた簡単なクラッチをつなぐだけで事足りる。
要するに、エンジン設計がかなり楽になり、補助エンジンをまず完成させ、これによって試十分な知識と経験をえてから、本格的な主機としてのターボ・ジェットやエンジン・ジェットを完成すればよいという、極めて現実的な考え方によるものだった。
「新兵器促進熱と実用機改良生産確保要求の対立、陸海軍の対立、という二つの板挟みにあって、民間各社のTR10試作工事は拍車も効かずのろのろと進んだ。
陸海軍規格統一の声に応じて、TR10も統一名称ネ10となったが、全く寝ているのではないかと思われた」(前出「世界の航空機」)
と永野大尉が述べているように、一足とびに主機エンジンとしての大型をねらった海軍の試みは成功の見込みのうすいものであった。
陸軍第二航技研所長の絵野沢静一陸軍少将は林技師の提案を全面的に支持し、これらの補助エンジン開発を一定期間、陸軍側の最優先重点試作機種とする旨、昭和十八年三月二日に開かれた川崎岐阜工場での二航研と川崎航空機との第一回打ち合せ会議席上で言明した。
この会議に先だち、石川島芝浦タービン社の土光敏夫技師長(東芝顧問)が二航研企画の噴流推進エンジンにたいして激しい売り込みを行なっていたので、絵野沢少将が川崎と石川島芝浦タービン両社にたいして、それぞれエンジン試案を二、三種ずつださせ、会議の席上で討論の結果、川崎案の採用となったいきさつがある。
それにしても海軍の永野少佐、石川島の土光技師長らいずれもジェット・エンジンの先駆者たちが、戦後の日本経済界の指導者として活躍している点は興味ふかい。
4 ターボ・ジェツトの空中実験 top
強力なライバルである石川島芝浦タービンに勝った林技師は、補助エンジンの型式をきめるのに、各型式がいずれも未知であるという理由から、基礎研究用のラム・ジェット「ネ0」、エンジン・ジェット「ネ1」および「ネ2」、ターボ・ジェット「ネ3」および「ネ4」を同時に並行試作することにした。
それぞれ一号機の完成目標は「ネ0」が昭和十八年三月末、「ネ3」が同六月末、「ネ4」が同七月末、「ネ1」が同八月末、「ネ2」が未定、複雑な性能計算および部品設計をふくめて製図開始後「ネ0」が四ヵ月、その他のエンジンはいずれも半年強という強行スケジュールだった。
実際には、戦時下のあらゆる障害によっていずれも約八ヵ月遅れたが、それでも昼も夜もない技術者たちの努力により、試作計画スタート後、約半年で四種のエンジン図面をほぼ終了という超スピードであった。
ラム・ジェットの「ネ0」は、そのままスラスト増加用として実用化することはないが、高空での点火および燃焼の研究、噴射推進理論、特にエンジン入口ディフューザーの性能確認など、ジェット・エンジンに欠かすことのできない基礎技術の確認を目的としたもので、最優先で試作されることになった。
残りの四種のうち、「ネ3」は圧縮機として軸流型(三段)、「ネ4」は遠心型(一段)を使った。
タービン・エンジンの圧縮機には軸流型と遠心型があり、軸流型は一段あたりの圧力上昇が少ないので多段圧縮を必要とし、直径は小さいが全長が長くなるばかりでなく、タービン羽根の数もふえるので工作がやっかい、遠心型は高速のものは、一段あたりの圧縮比が高いので圧縮段数は少なくてすみ構造は簡単になるが、軸方向の流れを円周方向に直角に曲げてやらなければならないので、効率が軸流型に較べてやや落ちることと、エンジン直径が大きくなるという、それぞれ利害得失があり、その両方を確かめる必要があったからだ。
「ネ3」「ネ4」は、ともに単発または双発プロペラ推進戦闘機に装着することを第一の目標とし、想定試験値を高度六〇〇〇メートルで時速六〇〇〜六五〇キロとして、一基あたりのスラストは三〇〇キロ内外と設定した。
戦後わかったことだが、この数値は同じ頃海軍で地上実験中だったTR10型ターボ・ジェット原型(補助ではなく主機として使う計画)の目標スラスト値と偶然一致していたという。
「ネ1」「ネ2」は、カプロニ・カンピーニ方式のエンジン・ジェットを補助エンジン型式としたもので、単発プロペラ戦闘機の胴体後部あるいは双発機プロペラ機のエンジン・ナセル後方に装着するものとし、「ネ1」にはコントラ(互いに逆方向に回転する)二段軸流ファンを、「ネ2」には一段遠心型ファンを使うことにした。
立川の陸軍二航研に派遣されていた林技師たちは、昭和十八年六月半ば頃から川崎航空機岐阜工場に移り、機体設計側と一緒に各エンジンの胴殼(機関部分を除いたボディ本体)の設計をはじめた。
一方「ネ3」および「ネ4」の各タービン、「ネ3」および「ネ1」の軸流圧縮機の製作を、川崎航空機の親会社である神戸川崎造船所の蒸気タービン部門に依頼したところ、海軍専管工場だから陸軍用の試作品を受注することはできない、と駐在の海軍監督官に断られてしまった。
しかたなしに陸軍二航研の指示で、かつて開発の受注でせり合った石川島芝浦タービンに、これらの部品を発注することになったが、同系列の会社間ですら自由にならないほど陸海軍の縄張りは厳重で、軍の監督官の権限は強大だった。
出図と並行して明石工場では各種の燃焼器実験が行なわれたが、その合間をぬって岐阜工場では、これらの「ネ」エンジンの飛行実験用母機の改修が進められた。
母機としてはキ61「飛燕」を第一、キ45改「屠龍」双発戦闘機を第二候補として希望がだされたが、一機でも第一線機のほしい時とあって入手できず、やむなく鈍速のキ48U型双発爆撃機を使うことになった。
機体の改修を最小限とするため、爆弾架を利用してエンジンを胴体下面に吊す改修設計が機体設計の井町勇、北野純技師らの協力によって進められ、一方では各補助エンジンの性能計算をキ48U型の機速(最高時速四八〇キロ)に合せてやりなおす作業も行なわれた。
最初に空中実験が行なわれたのは
ラム・ジェット「ネ0」だった。
昭和十八年十二月二十三日午前、川崎のテスト・パイロット片岡載三郎操縦士操縦、林、野津両技師同乗で離陸したが、燃焼器に点火できずいったん着陸。点火栓を手入れして午後、再び離陸した。
今度は簡単に燃焼器に点火、同乗席にかなりの衝撃と一瞬、機首が上向きになる姿勢変化を感じさせながら機は増速、高度八〇〇〜一〇〇〇メートルで約一〇分間の高速巡航を続けたのち着陸した。
「今までの苦労を想起して機上で涙がでた」と林技師は、補助エンジンとはいえ日本で初の噴流推進飛行実験の感激を語っているが、なにぶんにも初めてのことで危険は絶えなかった。
この実験中のことだが、機上で感激にひたっていた林技師は、鼻をつくガソリンの臭いに、我にかえった。
そして午前の飛行後、作業員が胴体内の燃料主管制弁調整中に放出されたガソリンが、胴体底部に大量にたまっているのに気付いて愕然とした。
胴体下面では「ネ0」が燃焼中であり、もしこのガソリンに引火したら飛行機は爆発を起して一巻の終りとなってしまう。
とっさに風防を全開にし、吹き込む空気渦流でたまっていたガソリンを短時間で蒸発させて事なきをえたが、危機はこれだけにとどまらなかった。
翌十九年一月上旬、各務原飛行場で、軍需省のオエラ方を前に公開飛行を行なったときのことだ。
片岡操縦士の単独搭乗で「ネ0」つきキ48U型は、補助エンジン燃焼のまま上昇反転その他の派手なデモ飛行ぶりを披露したが、着陸後の点検でジュラルミン製のディフューザーが焼けて、そのすぐ上にある機体側の主燃料タンクに引火する寸前であることが発見され、関係者たちは胸をなでおろすという一幕もあった。
曲技飛行によって「ネ0」入口デイフューザーのストールにより燃焼器の火焔が前方に逆流し、ジュラルミン製のディフューザーの上方を熔かしてしまったものと判明したが。 |
「ネ0」ラム・ジェット発動機を胴体下に取付けた
キ45U九九式双発軽爆撃機(上)と「ネ0」の本体(下)
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「ネ0」が水平直線飛行時にのみ使われると想定して設計されていたためにおきた現象であった。
「ネ0」実験機は、このあと計測装置調整のため数回飛んで、一応の成果を収めたが、研究の主力が 「ネ3」および「ネ4」に移されたためそのまま放置され、補助エンジン試作中止命令を受けた昭和十九年七月、立川まで飛んで二航研に引きわたされた。
当時、立川にいた筆者は、腹の下に見なれない大型爆弾のような「ネ0」ラム・ジェットをぶらさげた九九双軽をしばしば目撃したが、何も知らない周辺の住民たちは「すごい新兵器らしいぞ」と噂し合っていた。
残り四種のうち、最も可能性のたかかったのは遠心型圧縮機つきの「ネ4」だった。軸流型の「ネ3」の方は緩慢な加速しかせず、補助エンジンとして実用できる見込みは薄かったが、「ネ4」の方は加速もよく予想外にできの良いことがわかったので、関係者たちは飛行実験に明るい希望を抱きながら地上運転が続けられた。
5 メッサーシュミット Me262の資料入手 top
主機としてのジェット・エンジン開発方針を固持した海軍同様、陸軍でも林技師らの補助エンジン構想とは別に、この種のエンジン開発の二方向の一つとして、東大航研の提案による「ネ101」と「ネ201」の二種の主機エンジンの試作を進めていた。
「ネ101」は、一〇〇〇馬力級ピストン・エンジンを使った一段軸流ファン駆動のカプロニ・カンピーニ方式のエンジン・ジェットで担当は川崎航空機、時速九〇〇キロで一トン以上のスラストをだす予定だったが昭和十九年六月に中止となった。
もう一つの「ネ201」は石川島芝浦タービン担当の大型ターボ・プロップで、プロペラ軸馬力三〇〇〇馬力以上、ジェット・スラスト馬力二〇〇〇馬力以上、従って等価総合馬力五〇〇〇馬力以上を目標としていた。
昭和十八年十二月、運転中に圧縮機が壊れるという事故があり、二十年四月に運転が再開されたが、一年以上の遅延は痛く、試十分な成果を見ないうちに終戦をむかえて中止にされた。
いっこうに進まない「ネ10」開発に手を焼いていた海軍同様、陸軍の方もほとんど資料のないままに手探りでやらなければならないジェット・エンジンの開発に四苦八苦していたが、昭和十九年に入ってから少しずつ情勢がかわりはじめた。 |
メッサーシュミット Me262ジェット戦闘機(上下とも)
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ドイツ駐在武官情報として、断片的ではあったが噴流椎進機の技術的内容が暗号電報で受けられるようになったからである。 もたらされたロケット推進のメッサーシュミットMe163迎撃戦闘機およびジェット推進のMe262戦闘爆撃機に関する情報は、細かい技術的内容が不明だっただけに神秘的な驚きを陸海軍上層部に与え、噴流推進エンジン研究促進の拍車となって技術者たちを困惑させた。
やがて、噂だけで詳細は一切わからないドイツ噴流推進機の技術内容が、一部ではあるが明らかにされる日がやってきた。
昭和十九年七月、イ号二九潜水艦でドイツから帰ってきた巌谷英一海軍技術中佐がもたらした情報および資料がそれで、エンジンの実物や図面などは、内地に向かう途中台湾沖で撃沈された潜水艦とともに失われたが、一足先にマニラから空路帰国した巌谷中佐が携行した一部の資料がもたらされた。
それは巌谷中佐のユンカース・ユモ004BおよびBMW003Aターボ・ジェットとワルター推薬ロケットに関する個人的メモ、原図を一五分の一程度に縮写した003Aの縱断面図、ワルター・ロケット組立図、Me163およびMe262の取扱説明書などだったが、情報に飢え、さんざん苦労していた関係者たちにとっては干天の慈雨にも等しいものだった。
これらの資料は、すぐに空技廠に送られて検討され、疑問点を駐独武官に電報で問い合せる一方、空技廠でTR試作関係の民間六社に陸軍を交えて資料研究討論会を開き、これに基く試作を陸海軍共同で行なうことになった。
それまで進捗が思わしくなかった国内の色々な噴流推進エンジンの試作中止・整理が行なわれることになり、川崎の林技師らが希望をかけた「ネ4」補助ターボ・ジェット・エンジンの開発も中断が決定されたが、
「この中断がなければ、昭和十九年八〜九月頃にはネ4による日本最初のターボジェット推進飛行を実施しえたものをと、今もって痛恨にたえない」(日本ガスタービン学会誌・昭和五十二年六月号、林貞助「旧陸軍試作の補助ジェットエンジンの全貌」その2) と当時の無念さを林技師は述べている。
「橘花」(線図)とMe262(ハーフトーン)の寸法比較。「橘花」はかなり小さい
「橘花」のネ20型ジェット・エンジン断面図(上)と写真(右下)
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6 「橘花(きっか)」の開発進む top
海軍は民間各社に発注した「ネ10」を取り消してあらたにドイツ型の計画を発注、陸海軍共同試作として、それぞれ一二基を完成する計画をたてた。
石川島芝浦タービンは「ネ130」、中島・日立共同は「ネ230」、三菱は「ネ330」など、それぞれ違ったものが発注されたが、海軍は空技廠で独自に試作を進めていた。
この頃になるとMe262だけでなく、イギリスのグロスター「ミーテイア」やアメリカのベルP59などターボ・ジェット装備の戦闘機についてのニュースが断片的ではあるが伝わってくるようになり、簡単なものながらMe262の資料が入ったのを機に空技廠長和田操中将は早急なジェット機の実用化を決意し、昭和十九年十一月、双発ジェット攻撃機「橘花」の試作を中島飛行機に命じ、エンジンは民間会社のものが間に合いそうもないので、空技廠開発のものを使うことになった。
だが、肝心のエンジンは「ネ10」が「ネ10改」および「ネ12」に進化し、一方では「ネ12」の約三倍のスラストをもつ大型の「ネ30」の試作も行なったが、どれも余り自信のもてる成果はえられていなかった。
「ネ10」の不成功の原因の大半は、遠心型圧縮機の強度不足にあったことから、「ネ10改」以降は四段の軸流式となり、「橘花」には「ネ12」を装備することにして量産計画がたてられた。 |
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ところが、生産型となった「ネ12」Bは試験の段階で依然としてタービン羽根と燃焼室の故障が絶えず、関係者たちをやきもきさせ、少し遅れてスタートした「ネ12」よりやや大型の「ネ20」の完成に希望をつなぐことになった。
これまでの度重なる経験に、ドイツのBMW003ジェット・エンジンの資料が加わったこともあって、大戦末期の悪条件下にもかかわらず昭和二十年一月末の出図開始から、すべての部品図をふくむ出図完了が、わずか1ヵ月後の三月一日に終り、出図のそばから工作現場に回された部品は三月二十日には全部できあがり、組み立てられた「ネ20」は二十六日に第一回の火入れ運転を行なうという、それまでの「ネ10」以来のもたつきが、嘘のように思える快調ぶりであった。
最初の運転では満足な性能はえられなかったが、すぐ対策が講じられ、ほどなく予定性能である地上静止スラスト四七五キログラム、燃料消費量毎時七三五キログラムに、ほぼ達するようになったので、先の「ネ12」Bにかえて、この「ネ20」を「橘花」の装備エンジンにすることが決まった。
空技廠は第一海軍技術廠(一技廠)となり、四月からはロケットおよびジェット・エンジンの研究部門が噴進機部として発動機部から独立したが、種子島大佐、永野少佐らの噴進機部は神奈川県秦野に疎開して作業を続行し、六月下旬に「ネ20」第六号機による耐久運転試験を終るまでに、なお圧縮機五種、燃焼室四種、タービン九種を、改良を加えながら試作実験を行なわねばならなかった。
しかも、この耐久運転たるや全力五時間半、過回転一万二〇〇〇回転で一〇分間という短いものだった。
どうせ最後は特攻だからそう長くもつ必要はない、という追いつめられた戦局がしからしめたものであった。
この点について永野少佐は、実験機の運転結果を総合判断すると、ネ20の寿命は大体三〇〜四〇時間、全力耐久一五時間程度と思われた。
戦争末期のドイツの噴進機(ジェット・エンジンのこと)の寿命が実績五〇〜六〇時間であったことや、初期の航空発動機が五〇時間の耐久運転審査をなかなかパスしなかったことを考えると、この短命もそれほど異とするには足らぬけれども、当時すでに航空発動機の寿命の水準が一〇〇〇時間に達しており、英国では、初期の噴進機でも七〇〇時間から五〇〇時間の耐久試験を行なっていたことを思うと、まだ常識的な実用機の部類には入れられないものである」
(前出『世界の航空機』第五集)。
と述べているが、その最大の原因は、よい耐熱材料がえられなかったことだ。
英米では常識だった、ニッケルやコバルトなどを主成分とする耐熱鋼などは、思いもよらなかったし、普通のステンレス鋼ですらニッケルをマンガンに置きかえて、ほかの配合成分で補った代用材を使わなければならなかった。
燃焼室用の板材も、ニッケルクローム・ステンレス鋼はまだしも、ニッケル節約のため高クローム・ステンレス鋼を使わざるを得なかったため、加工がむずかしいうえに耐熱耐蝕性も貧弱で、当時ピストン・エンジンの集合排気管に使われていた軟鋼をアルミ浸漬によって表面に硬化耐蝕性をもたせた代用材を使う有様だった。
しかし、これとて数十時間以上の寿命は望むべくもなかった。
実質的には生産型「ネ20」A第一号機となった「ネ20」第六号機による耐久運転試験が終り、七月には一式陸上攻撃機による空中実験が開始されたが、ちょうど時を同じくして「橘花」の機体の方も中島飛行機の手によって完成した。
7 養蚕(ようさん)小屋で生まれたジェット機 top
「橘花」は火薬ロケット推進による体当り特攻機「桜花」に続いて試作されたもので、パルス・ジェット装備の「梅花」や陸軍のピストン・エンジン式特攻機キ115「剣」の海軍版である「藤花」など、一連の“花”シリーズに象徴されるように、元々特攻機として計画されたものだった。
試作の要求には「わが本土に接近する敵の艦船を目標として、陸上基地から発進して体当たり撃沈する単座特攻機で、五〇〇キロまたは八〇〇キロ爆弾一個を携行、無線電信機一台を搭載、隧道式防空壕内に折りたたみ格納しうること、多量生産が容易なこと」(岡村純編著「航空技術の全貌」上、原書房刊)とあるだけで、ほかの要求は一切なかった。
しかし、飛行機として見れば特攻以外に使い道のない「桜花」や「梅花」に較べると、「橘花」は、ずっとまともな設計がされ、B29の空襲激化に伴って、その迎撃にも使おうという意図があったようだ。
従って、特殊攻撃機とはいっても、ちゃんとした爆弾投下装置をもち、「桜花」の“マル大”に対して“マルテン”と呼ばれていた。
中島では松村健一技師を設計主務者とし、山田為治、大野和男技師らの補佐によって設計をはじめたが、難航したエンジンに較べると、動く部分や高熱・高圧にさらされる部分のない機体の方は、特に問題となるようなこともなく、作業は順調にはこんだ。
最初、「橘花」は全部スチール(鋼)でつくる予定だったが、薄鋼板を使うのに不安のあった主翼の一部を軽合金化することになり、強度計算と製図をやり直した。
それを徹夜をやりながら出図まで、わずか二週間という短期間でやりとげた。
途中でエンジンが「ネ12」から「ネ20」に変更になったときも大変だった。
取付部がかわり、重量も重くなるので、これまた強度計算と改造を超人的な早さでやってのけ、期限を遅らせまいとしたが、そのぶん彼らは自分たちの肉体の酷使に耐えなければならなかった。 |
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「橘花」は、横穴式(トンネル隧道)内に格納するため、外翼は上方に折りたたむようになっていたが、この時の外形寸法は幅五メートル(折りたたまないときは一〇メートル)全長九・五メートル、全高三・一メートルで、全幅一二・四八メートル、全長一〇・六メートルのMe262に較べるとかなり小さく、世界で最も小型の双発ジェット機となった。
機体構造は、できるだけ簡単なものとし、艤装も最小限とすることにより、生産工数を約一万五〇〇〇人時かかった零戦の三分の一に減らすことをねらったが、実際は半分にとどまった。
しかし、この機体が双発で零戦より大型の機体だったことを考えると、構造的に大変な進歩だったし、中島のみならず日本の機体設計のレベルがそれだけ高くなっていたことをもの語っている。
昭和十九年十一月下旬から十二月上旬にかけて、一技廠飛行機部の中口博技術大尉らによる設計審査が行なわれ、戦時下の緊急作業とあって第一号機の実験結果を待たずに、いきなり二五機の試作に入ったのは、エンジンの場合と同様だった。
だが、曲りなりにも「橘花」の作業が軌道に乗りはじめた矢先の昭和二十年三月末から四月初めにかけて、中島の太田および小泉の両製作所が空襲で大きな被害を受け、すでに太田の東二〇キロほどにあたる佐野市の中学校に疎開していた設計陣に続いて試作現場も、戦時のため放置されたままになっていた農家の養蚕小屋に分散疎開した。
主翼、胴体など部品の生産は、これらの養蚕小屋で別個に行なわれ、そのうち比較的大きな小屋が総組み立てにあてられたが、設計者たちは佐野中学校から太田周辺の粕川にちらばっていた養蚕小屋の現場をかけまわった。
といっても、いまのように完備した道路があって車で一走りというわけにはいかないし、B29や小型艦載機による空襲もひんぱんで、目的地に到達するだけでもひと苦労だった。
しかし、どんな障害も「橘花」の完成にかけた関係者たちの熱意の前にはものの数ではなく、六月三十日(二十九日という記録もある)に第一号機が完成した。
日本最初の、最も近代的なジェット機が養蚕小屋で生まれたというのは、何とも皮肉な話だが、零戦の前身である十二試艦上戦闘機の試作一号機が、約四〇キロ離れた飛行場まで牛車で運ばれたのと同様、ひどく進んだ部分と立ち遅れた部分とが奇妙に同居していたのが当時の日本の実態であった。
「橘花」はプロペラがないこと、そのために地上高が低いことを除けば、従来の双発機と余りかわらない形をしており、仕上げもなかなか上等であった。
空襲をさけて機体は夜、木更津まで運ばれ、試験飛行にそなえて整備が続けられたが、初めてのジェット機とあって勝手がわからず、しかも貴重な試作機なので、関係者たちの気の使いようは、並々ならぬものがあったようだ。
エンジン開口部から異物を吸い込まないよう細心の注意をしたまではよかったが、整流覆の取付ナットが飛び込んで圧縮機を駄目にしたり、燃料噴射弁の不良からタービン噴口を溶かすなど、小さなトラブルが絶えなかった。
それでも七月二十七日には機体、エンジンともに完備の状態となり、テスト・パイロットの高岡逹少佐も横空から到着、地上滑走や細部調整などを行ないながら八月七日の試験飛行の日を迎えた。
試験飛行にのぞむ「橘花」第1号機
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8 終戦直前に初飛行 top
――八月七日は、快晴で木更津飛行場を斜走する一八〇〇メートルの滑走路に南々西の海側から五メートルの風が吹き、条件は最適であった。
機体を最軽荷とし、午前中手ならしの滑走を終えた。
近海に敵機動部隊が近づいているというので、飛行場は無気味な緊張の空気に覆われていたが、我々の心は躍っていた。
なごやかな昼食をすませて高岡氏は機に上った。
ちょうど午後一時である。我々は三組に別れて滑走路の始発点、中央部、海岸終点にそれぞれ待期した。
タービン噴進機特有の快音とともに機は始動した。
しだいに疾走し、八〇〇メートルのあたりで、数回前後に揺れた後離陸した。感激の瞬間であった。
高度六〇〇メートルで一二分間の飛行後、見事に着陸した。高岡氏の感想は「案外、性(たち)が良い」とのことであった。
警戒管制下の暗い静かな夕食にビールで乾盃したが、我々の心は白熱していた。
翌朝、夜明け前に私は、終始辛苦を共にした有田技師、芹沢技術中尉と三人で戸外にでて、真紅の太陽が東方に浮き上がるのを「橘花」の格納掩体の上で眺めた。
こんな感激の朝は二度とないことを、互いに語り合った――
(前出、永野治・国産ジェットエンジン物語、「世界の航空機」)
翌日、新しく橘花隊司令となった伊東裕満大佐が来着した。
伊東大佐は飛行艇育ての親ともいうべき名パイロットで、海軍航空本部に移ってからは新型機の計画にたずさわり、「月光」「烈風」「天雷」「紫電」など、それまでの零式とか一式にかわる優雅な呼び名を考え出した人で、「橘花」のいわば名付け親でもあったわけだ。
正式飛行は八月十日と決まったが、この日は早朝から敵機動部隊艦載機による銃爆撃が終日行なわれたため一日延期された。
――翌十一日は、かわりやすい横風の吹く驟雨模様であったが、立ち会いの要路関係者多数を迎えていたので、試飛行を強行することになった。
午後三時、高岡氏は搭乗したが、天候の不調のため、始発間際に滑走方向をかえたり、機体重量を正規に増したので離陸ロケット(RATO)を使うことに心を奪われたり、それに陸海将星多数の注視を浴びて、かなり心が動揺していたようであった。
彼はこの飛行機の正規の騅陸前操作として初飛行の時そうしたように、フラップを一五度ばかり下げることを失念していた。
そのため浮きが悪いので、離陸ロケット吹き終りに急に推力不足の錯覚を起こし、エンジンを絞ってしまった。
ブレーキの効きが悪いので機体は走りつづけて海中に突入した。
気づかわれた怪我がなかったのは不幸中の幸いであった。
警戒管制の暗闇の中で、我々は徹宵救出作業にかかるとともに、ただちに二号機整備の手配をした。
失われた時間を取り返すために我々は狂奔した。
しかしその努力はすぐ無用となった。それから四日目に終戦となったからである。
生まれたばかりの「橘花」は、こうして果敢なく死んでしまった。
――(前出「世界の航空機」より)。
日独のジェット戦闘機比較表
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9 ジェット戦闘機「火龍」 top
まるで終戦を前にして、日本にもジェット機飛行の記録を一度でもとどめておこうとするかのような「橘花」のあわただしい終焉であったが、二五機発注された他の「橘花」試作機も中島飛行機小泉製作所で完成途上にあり、うち一機は複座機に改修のため七月八日、一技廠に送られた。
「橘花」は攻撃型のほか、三〇ミリ機関砲二門装備の戦闘機型、複座の練習機型および偵察機型の計画もあった。
生産計画は二十年末までに中島で二〇〇機、九州飛行機、佐世保工廠、一技廠などで三三二機、合せて五三二機というものだったが、機体はともかくほかのすべての日本機同様エンジンが隘路になることは目に見えていた。
海軍主導の「橘花」とは別に、陸軍でも双発ジェット戦闘機「キ201」の開発を進めた。
機体設計は「橘花」と同じ中島飛行機だが、設計は全く別で、外形は「橘花」よりずっとMe262に似ており(Me262を参考にしたから当然だが)、やや大型の機体だった。
試作指示は「橘花」よりやや遅く、十九年十二月で、中島飛行機陸軍機設計部の渋谷巌、川端清之(富士重工常務)、森村技師らが担当し、エンジンはドイツのBMW003を原型とした「ネ二三〇」(中島・日立)または「ネ一三〇」(石川島芝浦タービン)ターボ・ジェットが使われる予定だった。
名称も「火龍」と名づけられ、昭和二十年八月下旬にモックアップ審査一二十一年二月に一号機完成(二十年十二月に一号機、二十一年三月までに一八号機まで完成という説もある)という日程で、出図が終ったものから部品製作にかかったが、終戦ですべては御破算になってしまった。
なお、キ200番台の番号はロケット機(当時はターボ・ジェットもロケットの分類に入れられていた)に与えられた機体番号で、海軍の「秋水」に相当するロケット戦闘機がキ200、そして双発ジェット戦闘機「火龍」がキ201だった。
また、ターボ・ジェット・エンジンにたいして最初に海軍がつけた「TR」はタービン・ロケットの意味、のちに陸海軍統一名称となった「ネ」は当時のいわゆる「燃焼ロケット」を意味し、ロケットとジェットの両方を含んでいた。 |
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敗戦は、多くの人々の努力をすべて無に帰してしまい、たとえ欧米諸国に遅れをとったとはいえ非常な短期間で完成または完成まぢかにあった日本のジェット機である「橘花」や「火龍」が、地上から全く姿を消すことは残念なことだった。
ところが幸いなことに破壊をまぬがれた「橘花」の一機がアメリカにわたり生きていた。
昭和四十四年(一九六九年)、首都ワシントン郊外のスミソニアン国立航空宇宙博物館飛行機集積所の片隅に防錆処理のまま野積みされていた「橘花」を発見した筆者は、大きな感慨にとらわれた。
それから数年後、スミソニアン博物館の友人から復元された「橘花」の写真が送られたきた。
なぜかエンジンは圧縮機の部分がなく、ナセルも確か一回り小さくなっているのが気がかりだが、機体そのものは美しく仕上げられており、日本にも確かにジェット機が存在したことの生き証人としては、これでも十分であろうと思われた。
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