銀河 (航空機)

銀河（ぎんが）は大日本帝国海軍（以下、海軍）が開発・実用化した双発爆撃機。海軍の航空機関連技術開発を統括する航空技術廠（以下、空技廠）が大型急降下爆撃機として開発した機体だが、一式陸上攻撃機（以下、一式陸攻）の後継機として太平洋戦争後半の戦いに投入された。連合国軍によるコードネームは「Frances」。連合軍は当初本機を戦闘機と誤認して「Francis」という男性名を付けたが、爆撃機と判明した後に女性名である「Frances」に変更したという。

 開発の経緯と名称 
1939年（昭和14年）頃、海軍では将来の基地航空兵力には、ヨーロッパ戦線で活躍しているような大型の急降下爆撃機を配備するのが望ましいと考えられていた。これは、支那事変における九六式陸上攻撃機の戦訓から、今まで以上の高速と航続力、大型爆弾を用いての急降下爆撃などが求められていたためである。その頃、空技廠では速度記録機Y-10、航続距離記録機Y-20、高度記録機Y-30の研究を行っていた。その後、海軍からの要求に応えるかたちでY-20をベースにドイツから輸入したJu 88Aに使用されている技術を導入することで高性能爆撃機を開発することとなり、十三試艦上爆撃機（D4Y1。後の彗星）試作一号機が初飛行して間もない1940年（昭和15年）末に「十五試双発陸上爆撃機」として開発が命じられた。ただしJu 88Aの技術は参考にならなかったとされる。開発主務者は彗星の設計主務者を務めた山名正夫技術中佐。だが実際には総括主務の三木忠直技術少佐が指揮していた。
十五試陸爆に対する海軍の要求性能は、概ね下記の様なものだったとされる。
 一式陸攻と同等の航続力を持つこと（約5,556 km）。
 零式艦戦と同等の速力を発揮可能なこと（約511.2 km/h）。
 雷撃並びに1トン爆弾での急降下爆撃が可能なこと（急降下制限速度648.2 km/h）。
 離着陸滑走距離600m以内。

なお日本海軍の定義では、急降下爆撃機が「爆撃機」、雷撃機が「攻撃機」に分類される。本機は爆撃機として開発が始まり、途中で雷装可能であることが追加要求され、雷爆可能となった機体であるが、爆撃機に分類され名称も爆撃機の命名基準に従ったものになっている。なお同様に急降下爆撃と雷撃を兼用する艦上機である流星 (B7A1) は艦上攻撃機に分類されているが、名称は艦上爆撃機の命名基準に従ったものになっている。

 設計の特徴 
機体の小型・軽量化、空力学的洗練に努めつつ、彗星で採用された技術を踏襲している。

 胴体 
小型・軽量化のため、一式陸攻を始めとする双発爆撃機では7名程度の搭乗員数（操縦員、電信員各2名、偵察員及び機銃員数名）を3名（操縦員、偵察員、電信員）に削減することで胴体の最大幅を一式陸攻の60%の1.2mに抑え、前面投影面積の最小化による空気抵抗の削減を図っている。胴体上下高さは 2.134ｍで、2.5ｍの一式陸攻より 36.6cm低い、また風防を低く抑えたため、彗星と同じ背負式落下傘を採用している。

爆弾倉は全長5mを超える九一式航空魚雷でも収納することができ、魚雷または800kg爆弾は1発、500kgまたは250kg爆弾は2発搭載することが出来た。爆弾倉には魚雷や爆弾の代わりに内蔵式の増加燃料タンクも搭載可能だが、一式陸攻の様に30 - 60kgの小型爆弾を多数搭載することは出来ない。爆弾倉扉も彗星と同じ胴体内側に畳み込む方式で、扉を開いた時の空気抵抗増加を抑え、方向安定への悪影響を排除して爆撃照準と修正操舵の良好な反応を確保している。

 主翼 
戦闘機並みの速力と高速急降下からの引き起こし（5.5G）に耐える強度を実現するため、主翼面積を一式陸攻より約30%小さい55m2に抑えたうえ、翼根翼厚を17%と厚めに取っている（翼端翼厚は8%）。翼面荷重は当時の日本では前例が無いほど高くなり、正規時でも一式陸攻の過荷重時を超える191kg/m2（一一型。過荷重時は245kg/m2）になっている。離着陸滑走距離は一式陸攻以下、絶対に600m以内に納めよとの要求から、主翼翼幅の55%にわたるセミファウラーフラップ（彗星と同形式）を採用。エンジンナセルをフラップの直前で終わらせ、分断や切り欠きの無い一体化をはかり効率を高めている。さらにフラップを親子式とし後縁にスプリットフラップを増設する計画であったが、風洞試験で横安定の悪化が判明したため親子式フラップはエンジンナセル内側のみに縮小された。親フラップの最大開度は30度、子フラップは45度、補助翼もフラップに連動して10度下がり揚力係数を高めている。ただし補助翼の幅はフラップを優先したために狭く、舵面の翼弦を伸ばせば操舵が重くなるため、妥協的に調整されていた。そのため夜間戦闘機として採用された際は効きの不足が指摘されている。翼型は彗星の主翼の風洞テストの成績やHe100の翼型、層流翼の実験などを比べた上で、2、3の案をまとめて風洞テストで比較し、翼端失速を防ぐため前縁半径を翼幅の方向に変化させ、急降下時の衝撃波失速も考慮して最終決定したという。翼端捩じり下げは2度、上反角は2段になっておりフラップ部分が3度、補助翼部分が5度である。中翼配置である本機は内翼側の上反角が小さい方が翼胴の干渉抵抗を小さく出来、カウルフラップや急降下制動板を開いた時の乱流から水平尾翼を遠ざける事も狙っていた。主桁はESD押出型材の加工をし易くするため翼幅方向にフランジを捩じる必要のない位置に配置、外板は全部が捩じりに効く（応力外皮）ようにし、上面の翼型を正確に保つため下面側より厚い外板を使用した。主翼取付角は中央で2.5度、翼端0.5度。アスペクト比は7.28である。先細比は1/3として翼根翼弦を大きく取り翼内燃料タンクの容量を確保している。片翼7個、主桁の前にある4個のタンクのうち外側の3個がセミインテグラルタンクでタンクの下面が主翼下面外板を兼ねている。こちらは進撃中（往路）に使い切って不燃性（炭酸）ガスを充填するのが基本となる。主桁後方にある3個と、主桁前方内側のタンク1個は防漏タンクで危険空域と帰路で使用される。なおメタノールタンクも翼内にあり主桁前方の最も内側に配置されている。

急降下抵抗板は彗星と同じく主翼下面のフラップ直前にあり、急降下爆撃時には下方に最大80度開いて過速を抑え、フラップを開いた時には内側に引き込んで隙間の形状を有利に整形しフラップの効率を高める。それ以外の時は隙間をきれいに塞いで主翼と面一になり、空気抵抗を生じない。当初は上下に開く抵抗板も風洞で試験されたが水平尾翼に乱流がかかり断念されている。本機が採用した制動板にも欠点はあり、開くと水平尾翼に大きな下向き荷重がかかるため胴体強度を上げねばならず、ナセル内側の制動板だけ主翼下面との隙間を大きくして後方にある水平尾翼への荷重をやわらげている。機体姿勢の変化も大きく昇降舵タブを抵抗板と連動させて姿勢変化を打ち消す対策がとられた。実機でテストするとこの制動板は大変好成績で、急降下の時以外にも着陸前の高度調整、速度調整に便利に使用されたという。

 発動機 
試作段階だった小型高出力発動機の誉を日本軍機の中で最も初期に採用している。このため、十五試陸爆試作機の試験飛行が開始された時点では誉の完成度も低く、空技廠での性能試験中に20回を超える故障が起きている。試作機では誉一一型を搭載していたが、量産型では高高度性能を改善した誉一二型に変更している。排気管は試作機では集合式だったが、量産機では推力式単排気管に変更されている。

プロペラは最高速度飛行時の先端速度を音速の95%くらいに抑えつつ離陸時にも十分な推力を得る事を目指したが、大直径プロペラ採用による脚柱の長さ（重さ）や、急降下時の「すわり」の悪化、片発飛行の難易度などからプロペラ軸を機体中心線に近く置く事を前提に研究し「減速比0.5の3翅プロペラ」と「減速比0.422の4翅プロペラ」の中間くらいが最適との計算結果を得た。当然ながら4翅は3翅よりも重く「誉」は限界を狙った発動機であり、これ以上性能向上の余地は低い事から、前者の3翅プロペラが選択された。

夜間戦闘機型の試製極光 (P1Y2-S) では、生産数が不足気味の誉一二型からやや大型ではあるが生産数にやや余裕のある火星二五型に発動機を変更し、エンジンナセルも新たに設計されている。

 エンジンナセル 
総括主務の三木忠直は「ナセルの抵抗は全機の30%余りを占めるので、この抵抗を減らす事は、エンジン冷却の問題、ナセル失速の問題と共に一番苦労した」と書いている。直径1.18mの誉に対しナセルの直径は1.3mで、前面面積を減らすため真円断面とし滑油冷却器と気化器の空気取入口は上下に突出しているものの干渉抵抗を抑えた形状になっている。またプロペラ面と前列気筒の間隔を離すため機体設計（空技廠）側の要求でエンジンには延長軸が装備され、高速時にナセルの前縁部に起こる局所的な造波抵抗に配慮している。エンジン冷却については初の複列18気筒でもあり事前に他機に積んで飛行テストを行い、プロペラスピナーの形、カウリング前縁部の内面の形、カウルフラップの位置など念入りに設計されている。ただしカウルフラップを全周に付けると開度によって主翼上面の気流を乱しナセルストールや水平尾翼が振動を起こす原因となるため、上面側にはカウルフラップを付けず、上面に最も近いカウルフラップは最大開度を他より小さく抑えている。気化器空気取入口は吸入効率を上げるためカウリング前端、プロペラ直後に開口し気化器までの流路断面積を滑らかに変化させ、曲がり角で損失（ダクトロス）が無いようにした。これによりエンジンの全開高度が約200ｍ向上している。

ナセル後部の形状はフラップと干渉しないよう急激に絞られているため空力的には優良とは言えず、飛行速度が上がるにつれ、閉じてある主脚扉が勝手に半開きになる不具合が発生。原因はナセル下面に負圧が生じるためであり、解決のため主脚扉前方下面、滑油冷却器フラップの後ろに通風孔を設け、内外の圧力差を無くす処置がとられている。本来はこんな応急処置によらずナセル形状を改めるべきであったが、その改良案はすでに存在し量産型には間に合わなかったが導入のタイミングを計っている状態であった。この案ではナセル後部上面のラインを主翼フラップの開閉に干渉しないよう主翼下面から分離して緩く斜め下に伸ばし、ナセル下面のラインは絞りを緩やかに、主翼後縁端よりも後方に伸ばしてナセルを収束させる形状であった。なお、この伸ばした部分に増速用のロケットを装備する事が計画され、その改造を施して試験飛行の準備までしていたという。

 降着装置 
尾輪式はブレーキを強くかけると逆立ちや転覆の危険があり着陸滑走距離の短縮には前輪式の方が有利だが、実用化を急ぐ本機は尾輪式を採用している。それでも三点姿勢を9.5度と大きく取り、機体重心点と主車輪接地点との位置関係から転覆に耐性を持つよう設計され、強くブレーキをかけられるように工夫して滑走距離短縮を図っている。主車輪サイズは100cm×36cmで収容スペースの制約から直径を抑えた幅広の高圧タイヤを履き、ブレーキのフェードを避けるため車輪の両側に冷却ヒレが付いている。尾輪は40cm×16cmの高圧タイヤで引込式だったが、航空本部の通達で量産の途中から固定化されるも、部隊では不評を買い引込式に再改造されたという。脚の出し入れは油圧式で手動ポンプによる操作も可能だが、油圧喪失時には応急脚下げ装置によって胴体着陸による機体損傷を回避できる。

 武装と防弾 

小型・軽量化という設計方針に従い、一式陸攻では5挺程度搭載されていた防御用旋回機銃も前方と後上方の各1挺ずつ（試作機は7.7mm機銃。量産型は20mmまたは13mm機銃）に削減されている。但し、後上方用旋回機銃を使用するために後部風防を開けると速度が低下することと、防御火器の増強が求められたため、後上方旋回機銃を動力式の13.2mm連装機銃に変更した型も試作されている。また夜間戦闘機型では後上方旋回機銃を廃止して、胴体後部に20mmまたは30mm斜銃を装備している。

防弾装備はかなり充実しており、操縦員後方には折畳式の防弾板、戦闘・離脱時に使用する通常型燃料タンクを自動防漏式とした上で自動消火装置とセミインテグラル式の外翼前縁側燃料タンクへの炭酸ガス充填装置も装備されており、一式陸攻で問題となった被弾時の脆弱性の改善に努めている。