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9 陽の目を見なかった変わり型試作機
太平洋戦争開戦前後、すなわち昭和十六年末から十七年半ば頃の日本陸海軍試作戦闘機の最高速度の要求、もしくは計画を列記すると、右のようになる。
これによると、時速七〇〇キロというのが、一応の到達目標であり、この点では欧米とたいして変らない。
違うのは日本に良い液冷式エンジンがなかったこと、二〇〇〇馬力級の大出力エンジンの開発が遅れていたことで、このために随分無理な設計を余儀なくされた。 |
日本の高速機の開発
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スピードを増す手段としては、エンジン出力を増すことのほか、機体を空気力学的に洗練されたものとし、空気抵抗をできるだけ減らすことも有効で、大出力エンジンの実用化が欧米諸国に較べて劣っていた日本では、機体設計の方でそれを補うべく、空力的な面と軽量設計では、むしろ外国をしのぐものがあった。
しかし、速度が七〇〇キロ台になると、機体の空力設計の面でも、それまでのやり方とは違った、新しい試みを必要とするのではないか、という考えが進歩的な一部の技術者、特に若い気鋭の技術者たちの間に起った。
川崎と愛知でつくっていたダイムラーベンツ系のものしか液冷エンジンをもたなかった日本では、正面面積の大きな空冷エンジンを機首に装備した場合の空気抵抗の減少には、かなり神経を使っていた。
カウリングの前面を細くしぼり、プロペラ軸を延長し、ファンによって強制冷却を行なうことによって機首の形はよくなったが、エンジンの振動問題で長期間苦労した「雷電」などは、その代表的な例だろう。 |
強制冷却ファンをつけた「雷電」のエンジン部
延長軸によりプロペラを前に出し機首を細くしてある
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2 推進式プロペラの採用 top
液冷エンジンに較べて、正面面積が大きい空冷エンジンの空気抵抗を減らす方法としては、エンジンを胴体後部に配置し、プロペラを後で回すことが考えられる。
こうすると機首の形をきれいに整型することができるだけでなく、火器をここに集中して搭載できる。
また、プロペラの後に胴体という邪魔ものがないので、プロペラ効率もよくなる。
問題は水平尾翼をどうするかだが、無尾翼、先尾翼、プロペラ回転圈をさけて主翼から二本のビーム(梁=はり)を後方にだして支えるなどの三通りの方法が考えられる。
アメリカのノースロップでは無尾翼をさかんに研究したし、プロペラ機ではないが、ドイツのメッサーシュミットMe163も無尾翼だった。
日本では、あとの二つの方法が実行に移され、一つは前章の海軍十八試局戦「震電」となり、もう一つの二本のビームによる双胴式(実際は三胴というべきだが)も、また期せずして陸海軍で取上げられ、キ98および十七試局戦「閃電(せんでん)」となった。
開戦の翌年、昭和十七年の半ば頃、陸軍は満州飛行機にたいし、かわった形の戦闘機の試作を指示した。
エンジンを胴体後部に収容して胴体の形状をリファインし、プロペラ後流の悪影響をなくすと同時に、機首に大口径の火器を搭載するという、双胴推進式の利点を生かした戦闘・襲撃用の研究機であった。
満州飛行機は満州方面で使う軍用機を自給自足する目的でつくられた満州国唯一の飛行機メーカーで、奉天の機体工場では九七式戦、一式戦「隼」、百式重爆「呑龍」などの生産が行なわれていた。
自社に設計部門もあったが、まだ満州で試作までは無理ということで、若い技術者たちの技術向上の意味もふくめ、メンバーの大半は立川の第一陸軍航空技術研究所(一研)に移り、嘱託として満飛特別班を形成していた。
陸軍では、手初めに固定脚式の襲撃機キ51を引込脚にするキ71の試作をやらせた。
もとより、結果が良ければ採用してやってもよいといった程度の、余り期待もされなかったとはいうものの、結果はやはり良くなかった。
最初は脚がうまく引っ込まず、やっと引っ込むようになってみると性能は固定脚式のキ51とたいして変らず、試作三機だけで打ち切られてしまった。
キ98の設計は設計部長の林元技師みずから主務者となって進められたが、昭和十八年に入って、航技中尉として陸軍に召集されていた野田親則技師(日本航空専務)が復帰し、満飛特別班とともに満州にもどって本格的な設計が開始された。
といっても、設計メンバーは大半が経験のあさい二十歳前後の工業大学出だったから、指導する野田、林両技師の方も大変だった。
しかも、満飛では九七式戦闘機を練習機になおすキ79(二式高等練習機)の設計も同時進行中であり、パイロットの大量養成の必要からキ79が優先されたので、とかくキ98は遅れがちだった。
だが、若者たちの熱意がそれを補い、昭和十八年末には第一次実大模型が完成した。
キ98試作戦闘機の胴体構造
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3 満州で開発されたキ98 top
双胴推進式には、いくつかの利点がある反面、マイナス効果も予想された。
第一に、普通の単発戦闘機にくらべ、尾翼を支えるビームのぶんだけ機体表面積がふえるので、表面摩擦抵抗が大きくなり、形状抵抗が減った分を食われてしまう恐れがあった。
さらに、重量がふえること、胴体の中に完全に入ってしまう空冷エンジンの整備の問題、パイロットの脱出をどうするか、三車輪式にしたため、離着陸のさいの機首上げでプロペラが地面を叩きはしないかなど、心配の種はつきなかった。
第一次実大模型が完成した段階で、装備エンジンを三菱ハ211(フルカン継手駆動二段過給器付)から排気ガス・タービン過給器つきのハ211ル(ハ43U型)に変更することになり、かなりの設計変更が行なわれ、あらためて胴体だけの実大模型審査が行なわれたのは昭和十九年秋になった。
排気ガス・タービンの装備は、初めての経験とあって日本の飛行機メーカーでは、どこも苦労したが、キ98では立川のキ94U型同様エンジン後方の胴体下面に配置し、エンジンとプロペラの間の延長軸で生まれたスペースには過給器、中間冷却器などが収容されていた。
胴体はエンジンの外径一二三〇ミリよりわずかに大きい一四五〇ミリの、ほぼ真円にちかい断面で、エンジン強制冷却ファンの空気取入口は、すこしでも空気抵抗を減らすため、張出式ではなく、胴体表面に複数の開口部が設けられていた。
野田技術部長は、東大航空学科在学中には、谷一郎教授のもとで層流翼の研究をつんでいただけに、このキ98の主翼断面には、もちろん層流翼を採用し、胴体の外形にも前後に層流翼断面の曲線の一部を使って空気抵抗の減少がはかられていた。
変っているのはパイロットの搭乗方法で、パイロットは胴体前部下面の前脚収容部から出入りするようになっていた。
非常脱出時には、まず前脚をだ出してから下方に脱出しなければならないが、風防を開いて上方に脱出することもできるようにしてあった。 |
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多くの野心的な新しい試みを盛り込みながら、若い確か人々の手でキ98は、その全貌を整えつつあった。
全幅一一・二六メートル、全長一一・四メートル、全高四・三メートル、主翼面積二四平方メートル、総重量四・五トン(正規)、翼面荷重一八七キロ、馬力荷重二・七二(キログラム/馬力)が主な諸元で、最大速度は高度一万メートルで時速七一〇〜七三〇キロ、上昇時間五〇〇〇メートルまで五分三〇秒、武装は二〇ミリ機関砲二門に三七ミリ機関砲一門の強力なものだった。
第二次実大模型審査もおわり、一号機の試作に着手した直後の昭和十九年十二月七日、B29による奉天大空襲で満州飛行機も大きな打撃をうけたが、翌二十年早々には作業を再開、秋の完成めざして関係者たちの努力が続けられた。
狭い内地と違って広大な大陸である満州の地は、時に戦争を忘れさせるのどかな一面もあったが、二十年八月八日の思いもかけなかったソ連の参戦により暗黒と化した。
一斉に国境をこえて侵入したソ連軍にたいし、かつて精強を誇った関東軍も主力を対米戦に転出させて手薄とあっては歯が立たず、やがて八月十五日の終戦を迎えることになった。
製作中の機体や図面は、ソ連軍の侵入の報とともに、敵の手に渡るのを避けるため焼却され、その完全な姿を一度も見せないうちに消え去った。
おそらく、どの飛行機会社の人たちよりも、終戦による辛酸を強いられた満飛の技術者たちにとって、キ98はかけがえのない心の中の墓碑銘であるに違いない。
陸軍航空技術研究所時代、野田技術部長をはじめ満飛の確か人々と接触した思い出をもつ筆者にとっても、キ98は忘れられない機体の一つである。
4 十七試局地戦闘機「閃電(せんでん)」 top
陸軍が満州飛行機に双胴推進型のキ98の試作を指示した昭和十七年、海軍もまた同じような構想の戦闘機を計画していた。
この年、海軍は十七試として三種の戦闘機試作を、三菱と川西に命じた。
三菱がA7M1「烈風」とJ4M1「閃電」の二種、川西がJ3K1で、三菱のA7M1はA記号が示すように艦上戦闘機、J4M1と川西のJ3M1はJ記号が示すように陸上戦闘機だった。
川西のJ3K1は高々度性能が要求され、艦戦のA7M1にたいして陸上の甲戦として考えられた機体だが、計画の段階で一年たらずで中止となり、エンジンをかえてあらためて十八試甲戦「陣風(じんぷう)」(J6K)として再スタートしたものの、昭和十九年秋の試作機整理で消えてしまった運のない機体だった。
最も、この頃川西では別系列の水上戦闘機「強風」(N1K1)の発展型である陸上戦闘機「紫電」シリーズ(N1K1-J、N1K2-J)を開発中だったから、この中止はむしろ救いであったかも知れない。
三菱のA7M1「烈風」とJ4M1「閃電」は、ほぼ同時進行の形で、一方は九六式艦戦以来の堀越二郎技師、他方は「零戦」、すなわち零式水上観測機で名をあげた佐野栄太郎技師を主務者として設計が開始された。
「零戦」の延長ともいうべきオーソドックスなA7M1「烈風」にたいして「零戦」をやった佐野技師のJ4M1「閃電」は双胴推進式という特異な型式であった。
佐野技師が以前に手がけた零式水上観測機は複葉二人乗り単フロートで、アクロバットも可能な複葉最後の傑作機とよぶにふさわしい美しい機体だった。
その佐野技師が一転して、このような思い切って斬新な機体を、しかもすべてに手がたい三菱がやることになったのは、単座戦闘機に大口径の火器を搭載するという、海軍側の強い要望によるものであった。
同時に、この飛行機に要求された高度八〇〇〇メートルで三八〇ノット(時速七〇四キロ)という最高速度を達成するためには、従来と違った機体型式とする必要があるのではないか、という考え方も、海軍と三菱の両者にあったようだ。 |
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この考えは日本だけでなく、欧米にもあったようで、先のキ98や「閃電」より少し以前にアメリカでもバルディ社でXP54という単発双胴推進式の試作戦闘機の開発をはじめ、一九四三年(昭和十八年)一月に初飛行しているし、のちにジェット化されたスウェーデンのサーブJ21A戦闘機も、同じ型式を採用していた。
また、イギリス空軍が一九四三年九月に飛ばせた二番目のジェット戦闘機デ・ハビランド「バンパイア」も、やはり双胴であった。 |
コンソリデーテッド・バルティXP-54
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スエーデンのサーブJ21A-1戦闘機
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デ・ハビラント「バンパイア」ジェット戦闘機
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この時代、時速七〇〇キロから八〇〇キロに向けて、プロペラ機からジェット機に移りかわる、航空技術が大きな転機にさしかかった時代であり、双胴推進式という機体型式は、その変化に対応するための一つの試みであったといえよう。
キ98および「閃電」とともに、もうひとつの双胴の機体だった立川飛行機のキ94T型は、前の二機とは違って双発だった。
ひと口にいえば、キ98の中央胴体の頭部にエンジンをもう一つつけた双発型で、機首に装備することができなくなった火器を水平尾翼を支えるビーム先端および主翼内に移したものと考えればよい。
本機については第三章で述べた。
こうした変った機体型式やエンジン装備法は、ピストン・エンジンとプロペラの組み合せによる飛行機の性能が、そろそろ発達の限界に達したと考えられた第二次世界大戦の末期に、その打開策として各国で試みられたものだが、実用化されたのは操縦席の前後にエンジンを二基配した双胴型(キ94T型と同じ)のフォッカーD23があるだけで(ただし第二次大戦前)、あとはいずれも失敗に終っている。
ピストン・エンジンの大出力化が進んだこと、ジェット・エンジンの出現によってパワーアップの壁が、一挙に破られたことなどから、あえて奇策を弄したり技術的な冒険をおかしたりする必要がなくなったからである。
6 諸国の双発双胴機 top
双胴の戦闘機で、我々日本人にとって忘れられない機体はアメリカ陸軍のロッキードP38「ライトニング」だろう。
第二次大戦で活躍した唯一の双胴式戦闘機だったP38は双発で、キ94Uと違ってエンジンが水平尾翼を支えるビームの先端にそれぞれ取付けられていた。
普通の双発成闘機の胴体後半をチョン切り、かわりにエンジン・ナセルを延長して水平尾翼を支えるようにしたと考えてもよく、双胴とはいえオーソドックスな機体だった。
この飛行機の計画が始まった一九三七年当時は、アメリカでもまだ二〇〇〇馬力級エンジンがなかったので、戦闘機の速度向上のための出力強化策として双発化が考えられたもので、同じように双発にして出力強化をはかったものに海軍のグラマンF5F「スカイロケット」があった。
こちらは双胴式ではなく、主翼前面にエンジンを接近して二個ならべ、胴体は後退して後から主翼をパックリくわえる特異な形だった。
ロッキードP38の試作一号機XP38は一九三九年(昭和十五年)一月に初飛行しているが、それから一年後の昭和十六年二月発行の「航空朝日」誌上で、時速八〇〇キロの高速戦闘機として紹介され、我々航空に関心のあるものを驚かせた。
この速度は実際には急降下テストで記録されたもので、水平飛行で得られたものではなかったが、零戦も「隼」もまだ試験飛行中で、もっぱら九六式艦戦や九七式戦など固定脚が幅をきかせていた日本では、夢のようなニュースであった。
太平洋戦争開始の翌年発行された朝日新聞社の『世界の翼』昭和十七年大東亜戦版では、
「ドイツのMe110型戦闘機とともに双発戦闘機の双璧とも称すべき異色ある設計――一九三九年試作一号機は米大陸横断に平均時速五六〇キロの韋駄天ぶりを発揮し、一特異の双胴型式とともに斯界の注目を集めたが最近制式となり、多数整備されたようである。……」 |
グラマンXF5F-1試作戦闘機
ロッキードXP-3試作戦闘機
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と説明されており、最大速度六五〇キロ(高度四八八〇メートルにて)、最大航続距離一七二〇キロとなっている。
ヨーロッパ戦線では“双胴の悪魔”として恐れられ、太平洋戦線では昭和十八年四月の山本五十六連合艦隊司令長官搭乗機の待伏せ攻撃で、その名声をいっそう輝かしいものとした。
最初から排気ガス・タービンつきの高速戦闘機として設計されたP38は、その着眼の早さもさることながら、単発単座戦闘機と対等に戦うことのできた、第二次大戦中の唯一の双発戦闘機として、記録されるべき機体であった。
オランダのフォッカーG1-A爆撃機
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かわった形の好きなオランダのフォッカーでは、タンデム装備のD23のほかに、ロッキードP38と同じ型式の双発双胴戦闘爆撃機G1を大戦前すでに実用化していたが、早期のドイツ軍によるオランダ侵攻で活躍の場はなく、イタリアでもそれより後に双発双胴戦闘機サボイア・マルケッティSM91、92の二つの計画を進めたが、敗戦で実用化されなかった。
しかもSM91は、P38にくらべ機体寸法も重量も、確か一回り大きい散漫な設計だったから、双発化の効果は余りなく、最高速度も五八四キロ(高度七〇〇〇メートル)で話にもならなかった。
武装も二〇ミリのモーゼル機関砲二門が主とあっては、二〇ミリのほかに三〇ミリ、三七ミリなど大口径機関砲を機首に集中していた日本の試作双胴機に較べると問題にならなかった。
ノースアメリカンXP-82「ツイン・ムスタング」
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エンジン出力強化策としては、このほかにも既製の戦闘機を二機つなげて双発双胴とすることも考えられ、P51「ムスタング」からP82「ツイン・ムスタング」が、メッサーシュミットMe109からMe609などが試みられた。
P82は第二次大戦末期から実戦に投入され、朝鮮戦争にも参加したが、二〇〇〇馬力級エンジンの実用化は、リパブリックP47「ザンダーボルト」やグラマンF8F「ベアキャット」などの七五〇〜八〇〇キロ級単発戦闘機を可能にした。
一九四四年(昭和十九年)八月五日、総重量六トンにもなる重いP47Dを軽量化したJ型は、プロペラ機として最高の水平時速八二二キロを記録している。
確実に二〇〇〇馬力以上を出すプラット・アンド・ホイットニーR2800「ダブルワスプ」を、早く物にしたアメリカと、なおこの時点で中島のハ45「誉」や三菱のハ43などの性能が不安定だった日米のエンジン技術の差が、はっきり示されたといえよう。
エンジン技術とともに、もう一つ忘れてならないのが、エンジンの性能を有効に使い切るためのプロペラ技術で、日本は欧米に較べて二〇年ほど遅れていた、といわれている。
その分、すべてのしわよせが機体設計に向けられたが、おかげで空力設計や機体の軽量構造に関しては世界のトップ・レベルに達した。
「震電」は三回飛んだだけ、キ98や「閃電」は、ついに完成を見ることもなく終ったが、もし完成したとしても、世はすでにジェット化時代が始まっており、日を待たずしてジェット・エンジンヘの換装を余儀なくされたことであろう。
そして、これらの機体は、いずれもその可能性をもっていたという点で共通している。
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