九一式魚雷
水平舵(昇降舵)の方式。検出する変位に応じて操舵角を比例操舵。九一式航空魚雷は、安定板付き空中状態および水中では魚雷長軸の頭上げ回り方向には中程度の時定数をもつ。
気室の圧力は水面下を走行するにつれて低下するが、圧力レギュレータは一定圧の空気をエンジン吸入口に供給し、速度 43 ノット (80 km/h) を保つ。
ウェットヒーター室(加熱室)は耐熱鋼でできている。九一式航空魚雷の各種は、第2次大戦中の他のほとんどの魚雷と同じくウェットヒーターエンジンを使った。一般的なウェットヒーター燃焼方法は、魚雷のエンジンの燃焼効率を劇的に改善した。エンジンは、ウェットヒーター部(加熱部)の燃料石油と高圧空気の混合ガスに真水をスプレーし、加圧水蒸気燃料ガスを生成してエンジンに供給する。高圧石油燃料ガスは 800 °C で燃焼する。燃焼ガスに真水の霧を噴霧すると、水蒸気爆発を起こし、石油燃料が完全に燃焼する。
主エンジンは、8気筒星型単列ピストンエンジンである。
尾部水平安定板の水平舵(昇降舵)は、前部浮室(フロート部)にある深度計からの接続ロッド機構によって操舵される。
航空魚雷尾部の金属製安定板は、空気力学的に空中姿勢を安定させる木製尾部安定板(框板)で覆われる。これは1936年に導入された。木製尾部安定板は水中突入時の衝撃で脱落する。単発の艦上雷撃機(九七式艦上攻撃機、艦上攻撃機天山)の場合は、箱型形状の「九七式小型改框板」が使われた。 双発の陸上攻撃機(九六式陸上攻撃機、一式陸上攻撃機、キ-67 四式重爆撃機)の雷装の場合は、尾部安定板を延長した十字型形状の「九七式框板」が使われた。空気抵抗は小さく良好だが、機体下部の爆弾倉に空間的余裕が必要になった。陸上攻撃機の雷撃装備の場合、爆弾倉内部の気流を整流するためにもう一枚の板が必要とされた。爆弾倉に巻き込んで入ってくる乱流が投下される魚雷の空中挙動に乱れを生じさせるのを防ぐためだった。 1944年以降はより高速、低空での雷撃に対応するため十字型形状で各安定板の面積を増した「四式框板」が採用され、新型の銀河や流星のほか、天山やキ-67などでも九七式框板に替わって用いられた。
魚雷は 160 ノット (300 km/h) 以上の速度で空中に投下され、放物線の軌跡に沿って水面に自由落下していく。空気力学的に設計された木製尾部安定板「框板」は空中の頭上げ下げ運動を安定化し、水面へ突入する軌跡に沿わせる。構造は簡単でよく機能した。
その装置は、単なる小さな機械式の空気バルブ構造物が、魚雷本体後部の左右にある小さな安定舵(ロール・ラダー)を制御しているだけのように見えたが、実は航空魚雷技術界の技術革新だった。九一式航空魚雷ははじめて、荒れた海で使えるようになった。
安定器は、魚雷の両側に設置された安定舵で魚雷の転動(ローリング)を安定化するための操舵制御システムである。安定舵は飛行機の補助翼(エルロン)と同じく左右ひねり動作を生じ、±22.5° の角度範囲で動作する。魚雷が回転運動中か、所定の角度までロールしたとき、安定器は、中立方向に戻すように安定舵を修正操舵する。魚雷が中立の 0° に向かってロールを戻してくる途中で、安定器はこの角速度の向きとロール収束範囲を検知して、魚雷が中立に戻る角速度にブレーキをかける(「当て舵」動作をする)。
変位角速度の範囲と角速度変化(加速度)に応じて選択的に当て舵を操舵する部分は、角加速度操舵方式となる。
安定器付き九一式航空魚雷改2によって、沈降深度 20 m 以下での雷撃が実現できるようになった。実際には、機動部隊の第一航空戦隊所属の一握りの雷撃隊精鋭パイロットたちは、沈降深度 10 m 以下の浅海面での雷撃をすることができた。安定器によって、浅い軍港に停泊中の軍艦への雷撃を可能にしただけではなく、荒れた海の大波の中を全速力で進む軍艦を雷撃可能にした。
改2型以前の九一式航空魚雷は発射に慎重さを要する魚雷だった。脱落式の空中姿勢安定木製尾翼「框板」を備えてはいたものの、射出速度 130 ノット (240 km/h) 以下、高度 30 m 以下という制限があり、実際に飛行速度が遅ければ遅いほど、魚雷の走行結果は良くなった。複葉機や固定脚(三菱九七式艦上攻撃機)の飛行機でも雷撃実用性がある、と見なされたこともあった。機動部隊の第一航空戦隊に所属する九七艦攻隊は、その当時世界各国の海軍航空部隊(実質的にはアメリカ海軍航空隊および大英帝国海軍航空隊)が行っていた伝統的雷撃法で訓練していた。
航空廠の開発チームは、航空魚雷の最大射程は 2,000 m (1.8 海里) 以内なら可能と結論付けた。雷速が 40 ノットで、目標艦船が速度 30 ノットで急激な回避行動を行うとすると、命中させるためには目標にできるだけ接近しなければならなかった。
1936年ごろ、空中姿勢安定用の脱落式木製尾翼(框板)が開発され、空技廠雷撃科嘱託、村上少将により、複葉機の一〇式艦上雷撃機を使って直径 45 cm の旧型四四式二号魚雷で雷撃成功を確認し、九一式航空魚雷では 120 ノットでも安定して雷撃が成功することを確認した。
航空魚雷開発チーム・メンバーたちは1936年に九一式航空魚雷を改めて改1とし、「框板」に対応させた。チームは翌1937年に、高度 500 m と 1,000 m で「緩衝器」付きの航空魚雷の投下テストをデモンストレーションした。航空魚雷開発チームは、中止されていた九一式航空魚雷の開発を再開した。
1938年には、九一式航空魚雷は脆弱な本体を強化対応した改2になった。1940年秋には、雷撃隊は海軍大演習に参加して戦技を示し、海軍首脳に深い印象を与えた。
L = 733 mm (28-7/8 in)
前部浮室(フロート部)には、真水タンク、燃料石油タンク、深度計がある。
深度計は、この区画の内部底面に配置され、水中深度を検出する。水深の変位レベルを検出して尾部の水平舵(昇降舵)を比例動作させ、その結果、魚雷は水中で水平走行を保つ。