烈風
三菱 A7M 烈風
烈風(れっぷう)は、日本海軍の艦上戦闘機。設計生産は三菱航空機。略符号はA7M。連合国のコードネームは「Sam」。1943年8月以前の試作名は「十七試艦上戦闘機」。零式艦上戦闘機の後継機として試作され、試作機は計8機が完成したが、制式後の量産機は未完成のまま終戦を迎えた。
開発主務者は零式艦上戦闘機(以下零戦)や雷電を担当した堀越二郎。全体を流線型で纏めた機体形状は空力的に優秀とされるものの、零式艦上戦闘機と比較して機体が大型であり、運動性を重視した軍部の要求により翼面荷重を同時期の他国の戦闘機より低めに抑えた設計であった。開発の遅れから量産機の完成は間に合わず終戦を迎えた。
A7M1は機体前部とエンジンカウルを絞り、機体後部へ滑らかな曲線を引くことによって、空気抵抗を軽減することを考慮して設計されている。
エンジンカウルについては、A7M1では強制冷却ファンを装備した誉二二型にすることで機首先端を絞り、更に大型のプロペラスピナーを装備して空気抵抗の低減を図っている。プロペラ延長軸による機首延長は採用されていないが、気化器や潤油冷却器用空気取り入れ口をエンジンカウル内に収めることに成功している。
風洞模型から計算された空気抵抗係数は0.0147とされ、全ての戦闘機のデータが公開されている訳ではないので断定はできないが、空気抵抗係数では第二次世界大戦当時のレシプロ機としてはトップレベルであったと言われる(参考までにBf109Eは0.0344、P-36は0.025。現代の自動車では0.25を下回れば極めて良好とされる)。
A7M2では発動機のハ四三一一型への変更により、気化器や潤油冷却器用の空気取入口がエンジンカウルの外に設けられたため、A7M1ほど機首を絞ることはできなかった。
主翼面積は約31 m2と零戦の約1.4倍でF6FやF4Uに匹敵する大きさになった。中程を境に内翼側は水平、外翼側に6.9度の上反角がつけられている。翼型は内翼が層流翼、外翼は外側にいくにつれて通常翼型になる半層流翼となっている。
高揚力装置はスロテッド式の親フラップに空戦フラップを兼ねるスプリット式の子フラップを組み合わせた親子式フラップを装備している。海軍航空技術廠(空技廠)製空盒式自動空戦フラップの装備も予定されていたが完成する前に終戦となった。
A7M1初期試作機は主翼内に大容量燃料タンクを装備していたが、A7M1後期試作機やA7M2では翼内タンクを自動防漏式防弾タンクへと変更しており、これによる燃料タンク容量の減少に対応して胴体後部に燃料タンクを増設している。
急降下制限速度については、計画要求書では450ノット(833.4 km/h)、後にやや引き下げられて425 ノット(787.1 km/h)を求められていた。しかし、完成直後のA7M1試作機は主翼の強度が不足していたため、とりあえず制限速度を350 ノット(648.2 km/h)に引き下げて試験を行う一方で主翼の補強が行われた。その後、補強が行われたA7M1試作五号機を用いた振動実験により主翼の強度向上が確認され、風洞実験から算出された急降下制限速度(零戦の急降下制限速度と同じ算出方法)は要求性能にほぼ到達している416ノット(約770.4 km/h)だった。烈風を含む日本製戦闘機全般に共通する弱点として指摘されることの多い急降下制限速度だが、同時期の米海軍艦上戦闘機を見ると、機体規模が近いF6F-5が430ノット(796.4 km/h)、F4U-4が425ノット(787.1 km/h)で、より新しくて小型のF8Fでも425ノット(787.1 km/h)であり、日米で大きな差がないことが分かる。
艦上機として開発された関係上、翼端から約1.7 mのところに主翼折畳機構(上方折畳式)を備えていたが、強度不足の主翼を補強するためにA7M2試作三号機以降は折畳部を結合する予定だった。
A7M1に搭載された誉二二型(NK9K)は、誉二一型(NK9H)に強制冷却ファンや低圧燃料噴射装置(フロートレス気化器)を追加した性能向上型として計画されたが、開発の遅れから降流式気化器(ダウンドラフト式キャブレター)を装備したものがA7M1に搭載された。A7M1が予定性能に達しないことが判明した後、低圧燃料噴射装置を追加した誉二四型(NK9K-S)への換装が計画されたがこれは行われなかった。
A7M2に搭載されたハ43は金星をベースに開発した18気筒2,000馬力級発動機で、陸海軍のいくつかの試作機に搭載が予定されたが実際に飛行したものは烈風と震電、キ74、キ83など少数に留まり、またA7M2が試験飛行に使用したハ43-11はキ83試作機から流用したものであるなど製作数も少数だった。A7M1が予定性能を満たせずA7M2で満たしたこと、誉が前線で不具合を多発したことから開発主任の堀越を始めとして「最初から誉でなくハ43を搭載するべきだった」という主張があるが、ハ43は終戦までに大量生産に入ることができず､烈風のテスト飛行を担当した小福田少佐は「誉の後に来るものとして約束されるも未だその信頼性は実戦に対して不十分なり」と心配する意見もある。
しかし信頼性が高かった栄や金星エンジンの初期不良と比べ､初期の不具合はさほどでもなく､同発動機を搭載した震電担当の西村三男技師によると試運転は順調で「いきなり、よく回った。実用の域に達した、量産可能なエンジンでした」と高く評価していた｡
なお、ハ43-11は全開高度が5,000 mと栄二一型よりも低かったため、量産型は全開高度を6,600 mに上げて高高度性能を向上させたハ43-12に換装する予定だった。
計画書で要求された武装は九九式20 mm二号機銃2挺(携行弾数各200発)と三式13.2 mm機銃2挺(携行弾数各300発)で、先行する零戦三二型や雷電一一型の20 mm機銃2挺+7.7 mm機銃2挺よりは重武装だが、同時期に開発が始まった雷電二一型と紫電一一型乙の20 mm機銃4挺、試製閃電の30 mm機銃1挺+20 mm機銃2挺に比べると火力は低い。後に三式13 mm機銃を九九式20 mm二号機銃に変更する指示が出され、それに基づいた改設計が行われているが、九九式20 mm二号機銃を4挺装備した機体は完成しなかった。
爆装については、左右の主翼下に30・60 kg爆弾兼用の懸吊架が装備されていた他、A7M2では胴体下に設けられた落下式増槽の懸吊架を五二丙型以降の零戦や紫電改等と同様の爆弾架兼用のものに変更している。
計画要求書には「防弾は特に考慮せず」とあった(防弾ガラスを追加装備出来るように考慮することは記載されていた)ため、当初は自動防漏式防弾タンクや防弾板の装備は考慮されていなかったが、のちに戦訓に基づいて自動消火装置や自動防漏式防弾タンク、防弾ガラスの装備が要求されたため、それに応じた設計変更が行われている。
開発開始時は当時の命名基準に従い、計画開始年度(昭和)と機種名を並べて十七試艦上戦闘機と呼称された。1943年(昭和18年)7月27日の分類、命名基準の変更に伴い、名称を試作機の時点から制式機同様に付与するように改定され試製烈風と改称された。(軍用機の命名規則 (日本)も参照)
昭和15年(1940年)末、海軍は零戦の後継艦上戦闘機として“十六試艦上戦闘機"の開発計画を三菱に内示した。しかし、新型戦闘機に搭載可能な小型高出力発動機が実用化されておらず、また三菱でも堀越二郎技師率いる設計陣が当時量産が開始されたばかりの零戦二一型に続出する初期故障への対処と、仮称二号零戦(A6M3。後の零戦三二型)や十四試局地戦闘機(J2M1。後の雷電)の開発で手一杯であったため、翌昭和16年(1941年)1月に計画は一旦中止となった。それから約1年後の昭和17年(1942年)4月、海軍は改めて零戦の後継機として十七試艦上戦闘機の開発を三菱に内示、同年7月に海軍が提示した『十七試艦上戦闘機計画要求書』に記載されていた要求性能は概ね以下のようなものであった。
高度6,000 mにおいて345ノット(638.9 km/h)以上
高度6,000 mまで6分以内
全力30分+250ノット(463.0 km/h)巡航5.0時間(過荷重)
合成風速12 m/s時80 m以内(過荷重)
67ノット(124.1 km/h)
九九式20 mm二号機銃2挺、三式13 mm機銃2挺
昭和17年(1942年)10月17日、『十七試艦上戦闘機計画要求書』を作成した軍令部の井上中佐は「戦争が長期化する可能性を考えると、二年先に敵に対しなお優位を保つためにはどうすればよいかという見通しをたてなければならない。今後二年先を見通すなら、敵の戦闘機の最高速度はおそらく350ノット(時速約650キロ)程度になろう。それは、零戦より60ないし70ノットも上まわる。従って十七試艦戦は、あくまでも速力を第一にすべきであって、計画要求の345ノットを緩めるわけにはいかない。それは、敵戦闘機に対抗できる速力のぎりぎりの数字である」と主張。この意見に対し横須賀海軍航空隊(横空)戦闘機隊長花本清登少佐が「実戦的にはあまりに速力を偏重することに不安がある。零戦は速力だけでなく空戦性能がすぐれているから敵を制することができるのであって十七試艦戦にも零戦程度の空戦性能を確保する必要がある」と反論し、小林淑人中佐も花本と同意見と主張した。結局、軍令部も従来通り、空戦を第一に決めた。
開発開始に当たってまず問題となったのは、多くの日本機と同様に搭載発動機の選定であった。要求性能を達成するには最低でも2,000馬力級の発動機が必要と考えられ、候補としては中島飛行機が海軍と協力して開発を進めていたNK9(後の誉)とそれを追う形で三菱が開発していたMK9(後のハ四三)の二つしか存在しなかった。どちらも空冷二重星型14気筒の1,000馬力級発動機である栄と金星を18気筒化することで2,000馬力級を狙った高性能発動機であり、NK9は馬力の小さい初期型ではあるが既に海軍の審査に合格して十五試陸上爆撃機(P1Y1。後の銀河)で各種試験が実施中であるという強みがあり、MK9はNK9よりやや大型ながらより大馬力を期待できるという強みがあった。
しかも海軍側から計画書では150 kg/m2程度とされている翼面荷重値(機体重量を主翼面積で割った値)を130 kg/m2に抑えて欲しいという要望が出されたことが更に問題を複雑にした。三菱の試算では、NK9を搭載した場合は翼面荷重値を150 kg/m2としても馬力不足のため最高速度などの要求性能を満たせず、MK9を搭載した場合は翼面荷重値を130 kg/m2とすればなんとか要求性能を満たせるという結果が出た。しかし、MK9の開発はNK9より遅れており、MK9を搭載する場合はNK9搭載の場合より十七試艦戦の実用化は遅れると予想された(事実、ハ四三の量産開始は誉より1年ほど遅い昭和19年末になった)。このため、開発開始が当初計画より1年以上遅れている十七試艦戦の早期実用化を重視してNK9を推す海軍と、要求性能の達成を重視してMK9を推す三菱の間で意見の対立が起きた。4ヶ月以上に及ぶ議論の末に海軍はNK9を搭載するように三菱に通知するというやや強引な手段で決着をつけ、三菱側はかなり不満を抱きながらもこの決定に従っている。
翼面荷重値の問題については、130 kg/m2案(主翼面積30.86 m2)と150 kg/m2案(同28 m2)の両方を試作して性能良好な方を採用することとなり、まず130 kg/m2案を先行させることに決定された。その後、防弾装備の追加等による重量増加により、130 kg/m2案の主翼でも翼面荷重が150 kg/m2前後まで増加したため、150 kg/m2案の主翼は試作されなかった(キ八四(後の四式戦 疾風)でも装備追加による重量増加が起き、計画当初の主翼では翼面荷重値が高くなりすぎるため、試作二号機以降は15 %ほど面積を増した主翼に変更している)。
設計陣が相次ぐ零戦の改修や雷電の不具合対応、工場が零戦と一式陸攻の生産で手一杯の状況に陥ったこともあり、A7M1試作一号機の完成は開発開始から約2年後の昭和19年(1944年)4月にまでずれ込んだ。同年5月に初飛行すると直ちに試験飛行が開始され、操縦性･安定性･視界･離着陸性能に問題がないことは確認されたが、最高速は高度6000メートルで300ノット内外(555 km/h)前後、上昇力に至っては高度6,000 mまで10分近くかかり、発動機出力の甚だしい不足が明かとなった。しかし海軍側からは枝葉末節とも思われる細部の工作不良の点を改修して試験飛行を続行することを指示されるだけで､当然ほとんどその効果は現れなかった｡
そこで堀越技師は発動機の馬力低下を証明する資料を集め提示するより他に無いと判断｡三菱名古屋発動機製作所で誉のベンチテストを行ったところ､第二公称馬力はブースト250ミリ､回転数2900/分において､高度6,000 m付近での出力が海軍の保証する額面を25%下回る1,300馬力内外という結果が出た｡さらに最近の戦闘機の性能解析を試み､発動機の出力と飛行性能との対比が一目で分かる一覧表を作成し航空本部と空技廠に提出した｡
また海軍監督官･山田晋大尉が川西と中島の駐在監督官に依頼して調査したところ誉発動機を装備した川西の紫電改や中島の彩雲の領収飛行成績でも最高速度300ノット内外という大幅な性能低下が判明した｡。
昭和20年(1945年)1月付けの『試製紫電改操縦参考書』や巌谷英一技術中佐の回想から明らかなように、当時の誉二〇型は誉一〇型と同じ条件で運転するよう制限されており、最初から定格より1割ほど低い出力しか出せない状態であった。誉はトラブル続きで所定の出力も発揮できず｢はっきり言って･･･"亡国のエンジン"です｣ 航空技術廠飛行部員･奥平禄郎 ｡
通常､試作機には入念に造られた特製の発動機を使用するが烈風も空技廠発動機部第一工場で編成された特別チームの熟練作業員によって組立られたものが搭載される予定であった｡しかし戦局の悪化により試作機用の誉は実戦機に流用されてしまい「A7M1が装備した誉は一番性能が低下していた頃に生産されたもの」と中島飛行機の誉担当者が回想していた量産品がA7M1に搭載された｡
しかしA7M1より半年ほど先に初飛行した紫電改(N1K2-J)は試作機では好成績を出しており、その艦上戦闘機型の開発にも目処が立ったことから、昭和19年(1944年)7月にハ四三への換装は認めたものの､翌8月にA7M1の開発を中止(烈風改(後述)の開発は続行)して紫電改の転換生産を行うように三菱に指示した。
その後､紫電改の転換生産を命じられた工場は海軍の第21航空廠を始め8工場におよぶ。生産の実情を無視したこの措置は関係者の痛烈な非難を呼び起こし､空技廠飛行機部の戦闘機担当官は、「･･･戦闘機のみならず、飛行機の生産は混乱し、他機、他発動機のうけたる損害は甚大、かつ払いたる努力と犠牲はほとんど報いられず、敗戦を早めたる原因の一端と見なし得べし」との手記を残している
。
同時期に試作された十七試陸上戦闘機では誉を望んだ川西飛行機に対しハ四三装備を指示するなど海軍の定見の無さが指摘されている。
仮称A7M2として開発の始まった発動機換装型だが、名目上は開発中の烈風高高度型の基礎データ収集のために三菱が独自に制作する実験機であったため、紫電改の重点生産を計画していた海軍が制式採用する可能性は低い状況だった。
A7M2試作一号機は昭和19年(1944年)10月上旬に完成し、初飛行後直ちに行われた飛行試験において最高速度337ノット(624.1 km/h)、上昇力高度6,000 mまで6分5秒という十七試艦戦の要求性能をほぼ満たす好成績を記録、これを見た海軍は試乗と審査用に試作機の領収を三菱に申し入れた。その後、零戦との間で行われた空戦実験において、空戦フラップを使用すれば零戦を凌ぐ空戦性能を発揮できると判定された。この結果を受けA7M2烈風として昭和20年(1945年)6月に制式採用された。
A7M2の試験飛行を担当した小福田租少佐は、｢航続力、操縦性、空戦能力、防御力など、バランスのとれた優秀機であった。｣｢おそらく、終戦当時、世界各国の第一線機中ナンバー・ワンの傑作機といえる戦闘機であった。｣｢烈風こそ戦勢挽回、救国の傑作機｣と語った。
昭和20年(1945年)4月22日の官民合同研究会に於いて小福田少佐は「本機は甲戦(艦戦、援護戦)としても乙戦(局戦)としても各種の性能優れ、比較的低翼面荷重と小馬力荷重とは特に高々度性能の優秀性を保証し、真に現在世界無敵の戦闘機と称し得べし。さらに戦闘機としての任務のほかになお多くの攻撃兵器の搭載も可能にして、加うるに離着陸極めて容易なるを以て、未熟搭乗員の多き我が国の現状にては一日も速やかに玉成出現せしむべき戦闘機なり」と述べた｡。
しかし、三菱での飛行試験が終了した直後の昭和19年(1944年)12月から翌昭和20年(1945年)1月にかけて頻発した東南海地震や三河地震と、B-29によるたび重なる空襲のため、東海地区の三菱の工場群は壊滅してハ四三の大量生産は絶望的となり、生産計画も年産120機ほどに留まった。この後も繰り返される空襲とそれに伴う地方への疎開(松本市に三菱重工業第一製作所を開設)による混乱のため、未だ発動機と機体共々未完成な部分を残すA7M2の改修と量産準備は遅々として進まず、終戦までにA7M1、A7M2合わせて7機の試作機(A7M1試作機3機がA7M2へ改修された)が完成し、量産機は1機が完成したのみで終戦となった。
A7M2の二号機は横空から三沢基地に空輸中松島で不時着大破、三号機は二号機の代替として7月19日に三沢に空輸。A7M2の一号機、A7M1の四、五、六、七号機は三菱重工鈴鹿工場で7月28日の空襲により四号機を除き被弾。この内六号機と七号機は損傷が軽度であったため修復し松本の第一製作所に疎開し試験を続けることとなったが、松本に到着したときはすでに終戦に近かった。量産一号機は大江工場で終戦を迎えた。
昭和18年(1943年)初め、日本陸海軍はB-17を超える重爆撃機B-29の実用化が間近であることを察知し、これに対抗する高高度戦闘機として海軍は試製天雷(J5N1)や試製陣風(J6K1)、試製震電(J7W1)、陸軍はキ87やキ94の開発を開始した。とはいえ、新型機の実用化にはどうしても数年の時間が必要であり、これから設計を始める新型高高度戦闘機の実用化よりB-29の実戦投入が早いのは明らかであった。このため、海軍は新型戦闘機実用化までの繋ぎとして、設計及び試作が進んでいる戦闘機の高高度戦闘機への改修も並行して開始した。高高度戦闘機に必須と考えられた排気タービン過給器や強力な火器を搭載するには、機体容積に余裕のある大柄な機体が適していると考えられたことから、当時開発中であった戦闘機の中から太い胴体をもつ雷電と試製烈風が候補に挙がり、A7M1試作一号機が完成する数カ月前の昭和19年(1944年)初頭から試製烈風の設計をベースにした高高度戦闘機の開発が開始された。
この高高度戦闘機型はA7M3-J烈風改と仮称され、発動機を排気タービン過給器付のハ四三-一一型"ル"に換装、武装を五式三十粍固定機銃翼内4挺、胴体内に同機銃2を斜銃として追加、実用上昇限度10,300m、最高速度347ノット(648.2km/h)を発揮することが予定された。このため、操縦席と尾翼周辺、主翼の一部を除いて大幅な改設計が必要な新規設計に近い大規模な改修が施されることになった。発動機換装による馬力増大と比較して装備増加による重量増大が大きいことから、計画通りの性能が達成できるかという危惧と地震や空襲の影響による作業の遅延の中で開発が進められていたが、試作一号機の完成前に終戦となった。
また昭和19年(1944年)4月頃から新たな局地戦闘機型の開発が開始された。これが堀越二郎『零戦』においてA7M3烈風性能向上型として紹介されている機体で、好成績を収めたA7M2の発動機を高高度性能の高いハ四三-五一型に換装、武装を翼内九九式20mm二号機銃五型6挺に強化、高度8,700mにおいて最高速度347ノット(642.6km/h)を発揮することが予定されており、改修に無理が少ないことから期待を集めたとされるが、やはり試作一号機が完成する前に終戦となった。
敗戦に伴い、他の日本機と同じ様に烈風も連合国軍から引き渡し命令が出た。終戦時に横須賀空のテストパイロットだった小福田租によれば、連合国軍から烈風を引き渡すように命令されたが、完全に破壊されているため不可能という返事を繰り返し、呼び出しを受け、米軍少佐パイロットから烈風の詳細について質問を受けたという。
三菱関係者によれば、松本へ送られていたA7M1試作機の内1機を修復して引き渡したと回想している者もいる。戦後かなり経過してからアメリカで行われた調査では烈風の実機は発見されていない。なお終戦直後に量産一号機が名古屋港沖に投棄されたが、戦後その場所に防波堤が築かれてしまったため確認は不可能である。
注1:A7M1・A7M2とも試作二号機の数値。但し、A7M2の飛行性能は試作一号機の数値。
注2:A7M1の最高速度は試作七号機が記録した577.8km/h。
注3:A7M2の最高速度として知られる627.8km/hはA7M2試作一号機が軽荷状態で記録。
十七試艦上戦闘機/試製烈風(A7M1)
誉二二型(離昇2,000馬力)を装備した試作型。後に誉二四型(離昇2,000馬力)への換装が計画された。試作8機のみ。防弾装備の追加に対応したため、初期試作機と後期試作機では燃料タンク配置や防弾装備が異なる。
烈風一一型(A7M2)
発動機をハ四三-一一型(離昇2,200馬力)に換装した型。発動機以外は基本的にA7M1後期試作型とほぼ同じ装備を持つ。量産型は武装を翼内九九式20 mm二号機銃四型4挺(携行弾数各200発)に強化し、発動機を高高度性能の高いハ四三-一二型(離昇2,150馬力)に換装する予定だった。量産一号機完成直前に終戦。
烈風性能向上型(A7M3)
A7M2の発動機を一段三速過給器付きのハ四三-五一型(離昇2,130馬力)に換装、武装を翼内九九式20 mm二号機銃五型6挺(携行弾数最大各200発)に強化した高高度型。開発開始当初の名称は“仮称烈風三速"で、「烈風性能向上型」は堀越二郎の著作「零戦」に記述されている名称。試作機の製作準備中に終戦。
烈風改(A7M3-J)
発動機を排気タービン過給器付きのハ四三-一一型ル(離昇2,200馬力)に換装、武装を翼内五式30 mm機銃4挺(携行弾数各60発、過荷重時各73発)、胴体30 mm斜銃2挺(携行弾数各100発)に強化した高高度型。発動機換装と排気タービン過給器装備、武装強化のため操縦席周辺と尾翼を除く機体の大半を改設計。試作機の製作準備中に終戦となったため完成機は存在しない。
終戦時の混乱の影響で多くの航空機の資料が廃棄されたため、烈風改の設計図は存在しないと考えられてきたが、平成18年(2005年)に堀越の親族が群馬県藤岡市に寄贈した当時の資料の中に、同機の設計図が含まれていることが平成25年(2013年)に確認された(本機の機体外形が判る外形図や艤装図は以前に発見されている)。
昭和20年(1945年)に計画が開始された機体。烈風系列の改良案が選定されている。計画のみ。
昭和20年(1945年)に陸軍が三菱への発注を予定していた近距離戦闘機。当時の三菱に新たな戦闘機を設計できる余裕はなく、発動機がハ四三であることから、烈風系列を基にした機体だとする説が存在する。