排気タービン過給機実戦へ（さまざまなアプローチ）その7
皆さん
おはようございます
新年１回目の投稿になります。
前回、お馴染みさんから「乗鞍」のことを指摘され、ちょうど書いていたのでドキリとしました。焦りました(;゜ロ゜)
今回は「流れ」というか、日本で早期に排気タービン過給機を開発するための道筋を整えました。
まぁ、これまでのことの集態形かな？
あ
誤字報告ありがとうございます。
見直しはしていますが、やっぱり掲載を急いでますね
すみません。
では
お楽しみください。
道を踏み外して、
その後更生した人よりも、
もともと道を踏み外すようなことを
しなかった人の方がえらいに決まっています。
でも残念なことに、そういう人には
日常ほとんどスポットが当てられません。
湊かなえ『告白』
◇ ◇
世界に「アルプス」と称する地名は３カ所ある。
一つにはその名称の中心的な役割を果たすヨーロッパの山々。最高峰であるモンブラン、そしてマッターホルン・ユングフラウなどの４，０００mクラスの峰々がそびえたつヨーロッパ中央部の山脈である。
その名の由来にはさまざまな説が存在するが、「アルフィート」という超自然の存在(女神？)の『小麦粉のような白い髪』からという話に、夏でも山々の白い頂に頷くその姿を想像できるだろう。
二つにはニュージーランドアルプス（「南アルプス」とも称される）である。英国の探検家ジェームス・クックがニュージーランド南島の背骨を形成しているその山々の「驚異的な高さ」に名付けられたという。
そして三つには日本アルプス。明治時代に日本を訪れた冶金技術者ウィリアム・ガウランドは登った飛騨山脈の山々をたたえ
「日本アルプスと称してしかるべきところであろう」
と述べている。更に飛騨、木曽、赤石の3山脈の総称として日本アルプスと名付けたのはイギリスのW・ウェストンである。
しかし、奈良時代から修験の場であったこの山にはふさわしい名称がある。
『神々の座』
そう、その山々に御座すのは、天上の神である。
トラックがあえぎあえぎ坂道を登っていた。荷台にきっちりと固縛されている荷物の重さに辟易しているだけではない。その坂道のある高度にトラックのエンジンがかぶりがちになる。
「歩いた方がましかもなぁ」
三菱からトラックを運んできた運転手が隣に乗る助手に愚痴をこぼす。助手は苦笑してこれに応えた。
グァングアンとトラックのエンジンが悲鳴を上げる。砂利をまいて転圧だけされた山道でもまだ轍を残すには時間がかかるだろう。できたばかりの道だ。それでも上がらない馬力に運転手の方が悲鳴を上げたいくらいだ。フォードのトラックでさえそんなだ。
ここは乗鞍岳の山頂付近にある日本陸軍の航空技術研究所の分室「乗鞍航空実験場」である。日本陸軍は排気タービン過給機を民間に放出してその作業を終わったわけではなく、「より高く」への欲求自体は続いていた。機械式過給機や与圧気密室などの試作・実用化のための試みである。ただ、以前の「試製三型戦闘機」のように機体にすぐさま取り付けて試験するという方法はあまりに冒険的であり、地上での検討・実験を積み重ねる必要を陸軍としても認めていた。
以前述べたように、陸軍は大学や民間企業に任せることが多い。それまでの「陸軍航空本部技術部」時代はそうであったが、昭和１０年に「航空技術研究所」に再編成されて後に陸軍自身も研究・開発をより積極的に行うこととなった。その一環としてこの「乗鞍航空実験場」が建設された。
陸軍航空技術研究所第二部（発動機部門）、東京大学航空研究所、そして三菱・中島・立川や石川島・日立などの発動機、及びその補機（過給機を含む）を開発している民間企業が、それぞれに開発中の発動機・機械式過給機・排気タービン過給機・与圧気密室などを持ち込み、実用化への道程を進んでいた。
そのために１年前から平湯峠を起点に畳平までの道（現在の「乗鞍スカイライン」）を設営し、５０～１００人余りが寝泊まりできる実験棟を建築した。陸軍は基本、民間の会社を活用するのでありこの道路自体は岐阜県が計画・施工することとなっていたが、岐阜などの兵も動員し突貫工事同然に工事を進めた。道路がトラックを通すことができる以前に並行して人力で資材を運び込み実験棟を作り始めたくらいである。
冬期の資材・消耗品（食料などを含む）搬入のために陸軍は９４式６輪自動貨車の後輪二軸に履帯を装着して運用したり（ディーゼルエンジンへの排気タービン過給機の試験を行っていた説もある）、自動車工業株式会社（「いすゞ」）で試作された装軌式自動貨車「ＴＣ」（後の改良型が「試製９８式装軌式自動貨車」）の無限軌道を倍の幅にして雪上での運行を容易にしたものを用意し、麓の航空技術研究所高山出張所から乗鞍航空実験所までのライフラインを設定したのである。
「高高度の寒さを想定し、毎日午前２時から５時まで、屋外でエンジンをつなげた模型の操縦席内で計器を見つめてデータを記録した」。
（「B29より高く飛べ」より）
東京大学で航空用発動機を専門に学んでいた 故 一色尚次氏（東京工業大学名誉教授）はこの実験場に昭和１７年の専門移行後に泊まり込み、後日その研究の日々を綴っている。この実験所では約８０人の技術将校や学生らがグループごとに試作エンジン（過給機を含む）とともに運ばれ、１０日間程度ずつ実験した。それは昭和１７年にはB29の予想性能が日本に伝わってからその脅威に対抗するため積極的にかつ頻繁に行われた。複数の実験が平行で行われた記録もある。
「…こちら…フジ、感ありますか？………こちら…フジ…、感あり……」
横須賀の総合防空指揮所からの連絡は雑音の中でもなんとか聞こえる。陸軍も海軍も関係がない。防空指揮所からの連絡は海里ではなくメートル・キロ単位で言うようになっている、そして関東を守る戦闘機隊はすべて横須賀からの指示に従うこととなっている。
「こちら、ツバメ１、こちら、ツバメ１。感２。ツバメ１、感２」
歯切れ良く繰り返していれば、相手に伝わるだろう。
「…ツバメ1、専任につきます。…こちら、タチカワ２……カワ２、伊豆南、哨戒機より連絡…、カラス多数………、…１００機以……」
別の女声が聞こえる。こちらに回す情報は彼女頼りとなる。伊豆半島や大島の警戒レーダーが捕らえた機体を哨戒機が発見したのだろう。陸軍からは100式司偵が、海軍からは彩雲がそれぞれに索敵任務に就いている。そこからの報告をこちらに回しているのだろう。ありがたいものだ。
「…在、高度6,000m……速度420…………」
無線電話の感は未だ悪い。あちらとしても高出力で出しているのだろうが、飛行機に乗せられる無線機は有限だ。重さも大きさも。それでも海軍の旧式な無線電話よりはましらしい（新しいのはそれなりに使えるらしいが…）が、程度はさほど変わらないだろう。
暫くは敵機多数への接敵へと自分の中隊を誘う。電熱式の防寒服のスイッチを入れる。酸素瓶から三分の一程度の流入速度で自己のマスクに酸素を配給する。箱根上空で旋回しながら高度を稼ぎ、そして一撃、できれば二撃あびせられれば…、高度10,000mでの戦闘時にはほぼ全開する酸素瓶のことも考えると30分くらいしか使えないだろう。
「……バメ1、ツバメ1、………、カラス、高度9,000……上、……」
タチカワ２の指示に従って小隊ごとに編制を組みつつ10,000mで待機する。良い機体だ、良いエンジンだ。酸素マスクは半分よりやや多い程度に設定する。現在のところ帰投機は１機、キ１００Ⅱのエンジンは思った以上に好調に回っている。しかし少しでも気を抜くと高度が途端に下がってしまう。排気タービンを回した後の排気が白い尾をひき、まるで船の航跡のようだ。たぶん敵機からも見えることだろう、エンジンのスロットルを絞りたい誘惑がある。ギリギリの緊張状態が続く。キラキラと左前方に多数の反射光が見える。ありがたいことに次の日には名前が変わるだろうタチカワ２はちゃんと我々を導いてくれた。今日の獲物はもう１０㎞くらいまで近づいていた。
「こちらツバメ１、ツバメ各機、小隊ごとに突っ込め、任せる」
小隊長たちから肯定の返事がある。中隊で突っ込むにはタイミングあわせが難しい、ここは小隊ごとが適切だろう。
「ツバメ１各機、用意はいいか？」
「用意よし」
飛行集団の右端の１機に狙いを定めて降下する、計器に目をはしらせる、高度は9,000m、速度は750㎞を示していた。斜め前方よりカラスことB-２９に２機ずつで襲う。目の前にはできたての５銭ニッケル貨のように輝く機体、光像標準器からはみ出る。２０㎜と12.7㎜の機関砲がうなるごとにガラスが飛び散っている。正対しているために対敵速度は1,000㎞は超えているだろう。その機首前方ギリギリを通り抜け、その速度を生かし反転。他のB２９からの反撃はない、せわしく動力銃座は動いていたが発砲はない、フレンドリーファイヤーを恐れているのだ。攻撃を受けたB-２９は高度をじわじわ落としている。撃破は間違いないだろう。
後方より主翼付け根を狙う。追う立場であるので機関砲を撃ち込む時間が長い、弾を全部投げつける。自機と僚機のどちらの弾が仕留めたのかは分からないが、獲物のB２９は主翼から火を噴き、ずるずると高度を下げてそして爆発、雲のない空から消えていった。それをつい見送っていたら、海面に冷たい太陽の光があった。
「試製三型戦闘機」の排気タービン過給機は、以前述べたように三菱・石川島・日立へと「下げ渡された」。三菱は自社でエンジンを開発していることもあってその艤装方法についての研究を続けていたが、ちょうどその頃に実用化された機械式過給機の存在が出てくる。陸軍だけでなく海軍もこの機械式過給機に目を向け、航空機用にはそちらへと大きく舵を取ることとなる。その頃の機械式過給機は一段一速式でその全開高度を2,500～3,500m（エンジンによるが4,000m以上のものもある）に設定していた。次第にその高度を高めるために一段二速化し全開高度を２カ所に設けることとなる。一次大戦時の「高空」領域である2,500～3,500mの高度は地上での想定と違い「低空」となったのである。
「上昇中のゼロには手を出すな」
という言葉は二次大戦初期の米陸軍航空隊のことばであるが、これ自体は米陸軍機のほとんどが一段一速過給機（全開速度が低高度）付きのアリソンエンジン（このエンジン自体はとてもアメリカ的秀作であり「（Ｐ-40の）飛行後ははたきをかけるだけで良い」という日本陸軍のパイロットの話がある）だったからである。対して零戦や一式戦は同じ一段一速過給機付きの栄エンジン（後に一段二速）であるもののその全開高度を高めに設定していた。高度的優位を保つためにはいずれのエンジンが有利かは理解できるだろう。ちなみにＦ4Ｆがそれなりに戦えたのは重い割に旋回性能があることもあるが、エンジンが一段二速、二段二速過給機付きのツインワスプエンジンだったためでもある。これもちなみにであるが「世界最優秀のレシプロ戦闘機」とも呼ばれるＰ-５１は最初に一段一速過給機付きのアリソンエンジンを搭載していたために、発注した英国でも戦闘機よりも地上攻撃機としての役割を果たし（引き取りを拒否したＰ-３９よりは扱いがましではあるが…）、アメリカなどはＡ-３８の名称で完全な攻撃機として量産した。名機とされるのは二段二速機械式過給機付きのマーリンエンジン（正確にはアメリカで生産されたマーリンエンジン）を搭載以降である。
このような機械式過給機は効果的で作りやすさもあって戦間期・二次大戦期にさまざまなエンジンに搭載されることとなる。日本でも世界的な流れの中で寿エンジン以降、一段一速～二速の過給機を付けたエンジンが生産される。
排気タービン過給機の開発には陸軍の航空技術研究所第二部を中心として研究会が設けられた。それまで、三菱・石川島・日立がそれぞれに基礎研究を続けていたものを再度陸軍を中心とした開発体制に戻そうとしたのである。その結果として高高度対応エンジンのために前述の「高山出張所」更に「乗鞍航空実験所」が設営された。
第一の問題として上がったのが排気タービン過給機に利用する「耐熱鋼」である。海軍などは自分の工廠内でその研究を続けていたが、陸軍は神戸製鋼社などの製鉄会社に声をかけた。ブレアリー研究所にもである。（実際にはブレアリー研究所の関東分室が存在する石川島にもであるが…）するとその研究開発はすでにブレアリー研究所でも海軍の横須賀工廠でも行われており、その成果は国内規格化（イ３０１など）されようとしている事実が分かる。
これで安心だというわけではない。耐熱合金は加工の困難さがあり、これが第二の問題となる。特に切削加工が難しいものを上手く加工するための方法が検討される。ここで航空技術研究所は海軍の海軍航空廠（後に海軍技術航空廠）との共同体制をとろうとした。海軍としても独自で開発するのには困難があり、特に三菱や中島などは陸・海軍共に航空機を納入していることもあっていずれ同じ問題にあたることとなるのは目に見えていた。これらには工作機械の会社やそこに納入している切削刃物・砥石などの会社も合流して、排気タービン過給機の研究会とは別組織として立ち上がることとなった。
第三の問題は排気タービン過給機の取り付け方、つまり機体艤装にある。三菱は生産をしていたイスパノ・スイザ（ライセンス生産）系の水冷エンジン及び、そのころ開発を続けていた空冷星形の「Ａ８」エンジン（後の「金星」）に排気タービン過給機を取り付けてあれこれと艤装方法について確認していた。石川島・日立もそれぞれに高空エンジンを用意し、その検討を行っていた。石川島は東芝経由でアメリカのＧＥ社の排気タービン過給機についての情報を得、概要ではあるがアメリカの「カーチス P-5」以来の実研機の艤装の様子もつかんでいた。
ただし、研究会が立ち上がるまではどの社も実機に載せて飛び立つまでには至らなかった。そこにはかの「試製三型戦闘機」の失敗という実績（？）が邪魔をしていた。地道に基礎研究を続けていくことが近道へと繋がることを信じて。
開発は航空技術研究所を中心とした研究会の発足によって急激に進んだ。陸軍が金星エンジンを採用しないことで実用化に向けた道程が遅くなった（これはその頃の陸軍機自身が川崎のＢＭＷ系エンジン（ライセンス）や中島の寿エンジン・光エンジンを重視していたことも関連がある。川崎はエンジン開発に割くリソースが不十分であり、中島は排気タービン過給機よりも機械式過給機の方を重視していた）が、まず金星エンジンを搭載する９６式中攻の試作機に試験的に排気タービン過給機を搭載し、実際に8,000m以上の実証研究を行い、次に単発機として９７式司偵に三菱が「勝手に」改装した瑞星エンジン（これ自体は海軍が９８式陸上偵察機として採用）に排気タービン過給機を搭載して開発を続けた。石川島にしても日立にしても、これらの機体に自社の排気タービン過給機を搭載して実際の艤装についての研究を続けていた。そして、その排気タービン過給機付きの瑞星エンジンは高高度実証機「研２」に搭載される。
これら実際に搭載された機体での評価として
① 排気タービン→エンジン間の昇圧管の漏洩
② エンジン→排気タービン間の排気管の漏洩
③ 高高度での油圧低下・油温過昇
④ 高高度での点火系の発火不足
⑤ 高高度での燃圧低下
⑥ 高高度でのエンジン冷却の問題
⑦ タービン軸受けの焼きつき
⑧ タービン回転数調速機の必要性
などの小さな問題が次々と噴出した。その問題のほとんどは解決のために他の研究会などを通じて行えるものと考えられていた。また例の「ＧＥ社→東芝→石川島」のルートで排気タービン過給機を搭載したカーチスYP-37・ロッキードP-38・ベルP-39・リパブリック P-43などの情報が流れ込み、特にＢ１７の情報は陸・海軍共に興味を引くこととなり、その対策に乗り出さねばならないと排気タービン過給機、そして一段二速・二段二速（三速）過給機への早期実用化が始まった。
陸海軍ともに最初に手がけたのは主力戦闘機となるはずの零戦・キ４３（一式戦）・キ４４（二式戦）への一段二速・二段二速過給器付きエンジンの搭載をまずは指示した。これら三種の戦闘機は中島製のエンジンを利用しており、中島が排気タービン過給機に対して疑問を持っており、機械式過給機の開発を中心に進めていたことが原因である。
更に海軍は十四試局地戦の試作指示において排気タービン過給機を搭載する前提で施策を行うことを明記した。（但し、試作の遅れを考慮し排気タービン過給機の搭載は後日とすることとした）
また陸軍はキ46（後の「百式司偵」）の試作２号機に排気タービン過給機を搭載することを要求。その機体には三菱製ハ26（海軍の「瑞星」）を搭載していることもあって「研２」へのエンジン換装と共にキ46への導入となった。
そして開戦を迎える。
いかがだったでしょうか？
雷電は出しましたので、今回はキ１００Ⅱでした。なんか同じような流れになったかな？
まあＢー２９への一番効果的な攻撃方法ですので、似た感じになって…
ん～～
書き直そうかなぁ？
まあいいか…などと結局そのままになってます((*^▽^*)
陸軍の陸軍航空技術研究所ですけれど
・軽爆撃機試案(双発双胴など)
とか
・重戦闘機試案(雷電のレーサー仕様？など)
とか、面白いですよねぇ～確か高校時代に初めて見たのだと思いますけれどびっくりしました。
まあ実用化にはかなり大変そうですけれど…ね
次回は
戦時中の流れがメインになるかと思います。
終戦まで行ければ良いなあ～～
