「零式艦上戦闘機」の版間の差分
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=== 構造 ===
零戦は、速力、上昇力、航続力を満たすため、軽量化を徹底している<ref>NHK取材班『電子兵器「カミカゼ」を制す(太平洋戦争日本の敗因3)』角川文庫137-138頁</ref>。同時期の艦載戦闘機である[[グラマン]]の[[F4F (航空機)|F4F]]が構造で機体強度を確保していたのに対し、零戦は材質自体で強度を確保し機体骨格に肉抜き穴を開けるなどしていた<ref>NHK取材班『電子兵器「カミカゼ」を制す(太平洋戦争日本の敗因3)』角川文庫125-126頁</ref>。
零戦は、速力、上昇力、航続力を満たすため、特に軽量化に強くこだわり<ref>NHK取材班『電子兵器「カミカゼ」を制す(太平洋戦争日本の敗因3)』角川文庫137-138頁</ref>、構造で機体強度を確保する[[グラマン]]の[[F4F (航空機)|F4F]]とは逆に材質自体に強度を与えていた<ref>NHK取材班『電子兵器「カミカゼ」を制す(太平洋戦争日本の敗因3)』角川文庫125-126頁</ref>。[[ボルト (部品)|ボルト]]や[[ねじ]]などに至るまで徹底し軽量化したため、初期の飛行試験では設計上の安全率に想定されていない瑕疵が機体の破壊に直結している。[[1940年]](昭和15年)3月に、十二試艦戦二号機が、昇降舵マスバランスの疲労脱落による[[フラッター現象|フラッタ]]により空中分解し墜落、[[テストパイロット]]の奥山益美が殉職、さらに[[1941年]](昭和16年)4月には、二一型百四十号機と百三十五号機が、バランスタブ追加の改修をした補助翼と主翼ねじれによる複合[[フラッター現象|フラッタ]]により急降下中空中分解、下川万兵衛大尉が殉職する事故が発生、開戦直前まで主翼の構造強化や外板増厚などの大掛かりな改修が行われている。設計主務者の堀越技師は、設計上高い急降下性能があるはずの零戦にこのような事態が発生した原因として、設計の根拠となる理論の進歩が実機の進歩に追い付いていなかったと回想している<ref name="zf">[[柳田邦男]]『零式戦闘機』([[文藝春秋]]、1977年) ISBN 4-16-334100-5</ref>。軽量化を優先した結果、乗降通路である主翼フラップ部分は人間が乗れないほどの強度となり、操縦席の横に補強した脚置き場を設置し胴体フィレット下と胴体側面に引き込み式のハンドルとステップを取り付けている。そのステップと一部のハンドルは操縦席から手が届かず、離陸前に整備員が押し込む必要があった。強度の低いフラップ部主翼上面には赤線で足踏み禁止の範囲を表示している。軽量化のため機体骨格に多くの肉抜き穴を開けたり、空気抵抗を減らす目的で製造工程が複雑な沈頭鋲を機体全面に使用するなど、大量生産には向かない設計となっているのも、少数精鋭の艦戦ということで工数の多さが許容されたからである。設計段階から生産効率を考慮した[[P-51 (航空機)|P-51]]と比較すると零戦の生産工数は3倍程度多い。▼
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零戦二一型の鹵獲機体の調査に携わった[[ヴォート・エアクラフト・インダストリーズ|チャンスヴォート]]のエンジニアから、[[ヴォート V-143|V-143]]戦闘機と引き込み脚やカウリング・排気管回りなどが類似していると指摘されたため、零戦そのものがV143のコピー戦闘機であるという認識が大戦中のみならず現在でも一部海外で存在するが、この説は開発開始時期の相違により否定されている。外見や寸法が似ている[[グロスター F.5/34|グロスターF.5/34]]([[降着装置]]が半引き込み式で、尾部のとんがりが少々長いが、外形、寸法、各種数値は酷似)をコピー元とする説もあるが、零戦の寸法は、翼面荷重や馬力荷重を九六式艦戦と同程度に収めるように決められた数値である。またグロスターF.5/34が前近代的な鋼管骨組み構造であるのに対し、零戦は九六式艦戦と同じ応力外皮(モノコック)構造であり、コピー説は否定されている。似ているのは、コピー云々ではなく、機体の形状が冒険を避けオーソドックスにまとめられた結果である。▼
生産段階でも多数の肉抜き穴や、空気抵抗を減らす目的で製造工程が複雑な沈頭鋲を機体全面に使用するなど、生産工程が増える設計となっているが、少数精鋭の艦戦ということで工数の多さが許容されたからである。大戦中期以降は後継機の開発が遅れたため生産数を増やす必要に迫れたことで設計を変更し工数を減らす努力が続けられたが、設計段階から生産効率を考慮した[[P-51 (航空機)|P-51]]と比較すると零戦の生産工数は3倍程度もあり生産側の負担となった<ref group="注釈">P-51では工程の多い沈頭鋲ではなく通常のリベットを電動工具で削るなど、最終的に短時間となる手段を選択している。</ref>。
▲零戦二一型の鹵獲機体の調査に携わった[[ヴォート・エアクラフト・インダストリーズ|チャンスヴォート]]のエンジニアから、[[ヴォート V-143|V-143]]戦闘機と引き込み脚やカウリング・排気管回りなどが類似していると指摘されたため、零戦そのものがV143のコピー戦闘機であるという認識が大戦中のみならず現在でも一部海外で存在するが、この説は開発開始時期の相違により否定されている。外見や寸法が似ている[[グロスター F.5/34|グロスターF.5/34]]([[降着装置]]が半引き込み式で、尾部の
零戦には九六式艦上戦闘機同様、全面的な沈頭鋲の採用、徹底的な軽量化と空気力学的洗練、主翼翼端の捻り下げ、スプリット式フラップ、落下式増槽などがある。主翼と前部胴体の一体化構造は、陸軍の[[九七式戦闘機]]に採用された技術で、フレーム重量を軽減するが、翼の損傷時の修理に手間取るという欠点がある。
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[[ファイル:A6M3 Model32-common.jpg|thumb|練習航空隊の零戦三二型 (A6M3)]]
[[ファイル:A6M5 52c Kyushu.jpg|thumb|出撃準備中の零戦五二型丙 (A6M5c)]]
零戦の性能向上が不十分だった原因として、発動機換装による馬力向上の失敗がある。雷電・紫電の穴埋めとして零戦の武装・防弾の強化及び高速化を図った五三型 (A6M6) の開発を開始、[[水メタノール噴射装置
零戦に栄より大馬力を期待できる[[金星 (エンジン)|金星]]を装備するという案は、十二試艦戦の装備発動機選定以降も繰り返し浮かび上がっている。まず、零戦二一型の性能向上型であるA6M3の装備発動機を検討する際に栄二一型と共に金星五〇型が候補として挙がったが、最終的には栄二一型を採用、次に[[1943年]](昭和18年)秋に中島飛行機での[[誉 (エンジン)|誉]]増産に伴って栄の減産が計画されたため、零戦にも金星六〇型への発動機換装が検討されたが、航続距離の低下とより高速重武装の雷電二一型 (J2M3) の生産開始が近く、中止になっている。[[1945年]](昭和20年)、中島飛行機において誉のさらなる増産に伴い、中島での栄は生産中止となり、再び零戦の金星六二型への発動機換装が計画された。零戦五四型 (A6M8) 発動機換装型は、艦上爆撃機[[彗星 (航空機)|彗星]]三三型のプロペラとプロペラスピナーを流用した間に合わせ的な機体だが、発動機換装により正規全備で3,100kgを超える機体に零戦各型で最速となる572.3 km/hの速度と五二型甲 (A6M5a) 並みの上昇力となったが航続距離は大幅低下、局地戦闘機的な性格が強い機体となる。性能向上型としては成功したように思える五四型だが、試作一号機が[[1945年]](昭和20年)4月に完成する数ヶ月前に、金星を生産する三菱の発動機工場が[[B-29 (航空機)|B-29]]の爆撃によって壊滅、結局試作機2機が完成したに過ぎず、零戦は最後まで栄を搭載せざるを得なかった。
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また開戦前の海軍は栄二一型に換装した性能向上型の零戦、後の零戦三二型に期待しており、三菱の他にライセンス生産を行う中島飛行機でも三二型の大量生産計画が立てられていた。しかし、いわゆる「二号零戦問題」と栄二一型の不調もあって、中島飛行機での零戦三二型のライセンス生産は中止、[[1944年]](昭和19年)前半まで零戦二一型の生産を続けている<ref group="注釈">[[1944年]](昭和19年)頃になると中島製二一型は訓練や防空、爆撃などの任務に用いられることが多く、マリアナ沖海戦でも[[爆戦]]として投入されている。</ref>。
設計者の堀越は昭和19年9月の社内飛行試験報告において軍へ、工作精度の低下、劣悪な燃料から生産機は設計値から25%の性能低下、とした試算、実験報告をしている。
; 定速回転プロペラ
恒速回転プロペラとも呼ばれ、回転数を一定に保つため、プロペラピッチ変更<ref group="注釈">自動車のギヤシフトに相当する。</ref> を自動的に行うもので、操縦席にあるプロペラピッチ変更レバーにより任意でのピッチ変更も可能である<ref group="注釈">プロペラピッチの変更は29-49度の間で変更が可能である。</ref>。日本の艦上機としては九七式艦上攻撃機、九九式艦上爆撃機についで3番目に装備された。零戦に使用されたのは当時多くの機体に使われていた[[ユナイテッド・テクノロジーズ|ハミルトン・スタンダード]]製の油圧式可変プロペラを海軍向けのプロペラを生産していた住友金属工業が[[ライセンス生産]]したものである。陸軍向けは[[ヤマハ|日本楽器製造]]が生産している。
アメリカの参戦により以降に開発された改良型や新型の情報、より精密な加工に必要な工作機械が入手できなくなった。対策として住友金属では独自に改良型の試作が行われ[[一〇〇式司令部偵察機]]三型にピッチの変更範囲を35度に拡大したペ26が採用されたが<ref>[https://global.yamaha-motor.com/jp/profile/technology/yamamomo/001/ やまももの木は知っている ヤマハ発動機創立時代のうらばなし - ヤマハ発動機の技と術] - [[ヤマハ発動機]]</ref>
;機銃
{{see also|九九式二〇ミリ機銃}}
爆撃機など
[[ファイル:7.7mmType97AircraftMG.jpg|thumb|九七式七粍七固定機銃]]
7.7mm機銃は当時のイギリス軍の歩兵銃、また日本海軍でも国産化していた[[ルイス軽機関銃|留式七粍七旋回機銃]]と同じ[[.303ブリティッシュ弾|7.7x56R弾(.303ブリティッシュ弾)]]使用で、これは輸入した複葉機の時代からのもので、この[[ヴィッカース重機関銃|歩兵用の重機関銃]]を航空機用に改良したヴィッカースE型同調機銃を、毘式七粍七固定機銃(後に[[九七式七粍七固定機銃|九七式固定機銃]])として国産化したものであった。7.7mm機銃を機種上部に配置したため、操縦席の正面パネルは計器類を下に寄せたレイアウトとなっている。▼
▲7.7mm機銃は当時のイギリス軍の歩兵銃、また日本海軍でも国産化していた[[ルイス軽機関銃|留式七粍七旋回機銃]]と同じ[[.303ブリティッシュ弾|7.7x56R弾(.303ブリティッシュ弾)]]使用で、これは輸入した複葉機の時代からのもので、この[[ヴィッカース重機関銃|歩兵用の重機関銃]]を航空機用に改良したヴィッカースE型同調機銃を、毘式七粍七固定機銃(後に[[九七式七粍七固定機銃|九七式固定機銃]])として国産化したものであった。
▲爆撃機など双発以上の大型機を一撃で撃墜するため、当時としては強力な20mm機銃搭載が求められていた。
[[ファイル:Navy Type 99-1 & 99-2.JPG|thumb|九九式一号二〇粍機銃(上)、九九式二号二〇粍機銃(下)]]
零戦搭載の20mm機銃は[[エリコンFF 20 mm 機関砲|エリコンFF]]をライセンス生産した九九式一号銃、FFLをライセンス生産した九九式二号銃及び両者の改良型で、初速は一号銃 (FF) が600[[メートル毎秒|m/s]]、二号銃 (FFL) が750m/s、携行弾数は60発ドラム給弾(九九式一号一型・一一型 - 三二型搭載)/100発大型ドラム弾倉(九九式一号三型または九九式二号三型・二一型 - 五二型搭載)/125発ベルト給弾(九九式二号四型・五二型甲以降搭載)となっていた。
20mm機銃は大型機対策として搭載したものだが、防御力が高く7.7mmでは効果の薄い[[F4F (航空機)|F4F]]にも有効
[[ファイル:20mmvs7mm.png|thumb|7.7mm機銃と20mm機銃(1号銃)の弾道]]
九九式一号銃の初速では、弾丸の信管の不具合もあって[[B-17 (航空機)|B-17フライングフォートレス]]の防弾板を至近距離でなければ貫通できないことを海軍鹵獲の実物で確認、高初速の二号銃の採用で弾道、貫通力改善、先行し信管の改良も実施。
携行弾数は、初期の60発ドラム弾倉が、改良され最終的にベルト給弾化、125発に増加。エリコンFFシリーズは弾倉が機銃構造の一部に含まれ、ベルト給弾化は困難で、本家スイスのみならず技術先進国のドイツでも実施されておらず、日本の九九式二号四型が唯一の事例であった。
[[ファイル:三式13.2mm機銃.jpg|thumb|[[大和ミュージアム]]に展示される三式13.2mm機銃]]
;防弾
防弾装備の追加は
零戦は徹底した軽量化
設計者の
;通信装置
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