二式艦/陸/水上戦闘機


二式水上戦闘機二二型側面


屈辱

それは三菱発動機部にとって屈辱であった。『一二試艦戦』の発動機を自社製『瑞星』か
ら中島製『栄』への変更が海軍より指示されたのであった(昭和14年5月)。『一二試
艦戦』は『瑞星』発動機でも海軍の要求仕様に十分対応できていたのに、である。

戦闘機用の小直径高馬力発動機の開発が急務となった。三菱としては『瑞星』発動機は一
応の成功とみなしていたので『瑞星』発動機をベースとし気筒数を増やし吸気圧/圧縮比
/回転数をあげる事により小直径高馬力発動機の開発を行う事とした。


仕様書( )内は『瑞星』

形式    空冷複列星型18気筒(空冷複列星型14気筒)
直径    1160[mm](1118[mm])
過給機形式 機械式流体接手1段無段階変速
離昇馬力  1500[Hp]/2850[rpm](870[Hp]/2540[rpm])


拘り

新発動機の直径1160[mm]はあの『栄』発動機と同じであった。『栄』発動機の直径は
1150[mm]とされていたが実際に『一二試艦戦』3号機に装備してみると小さな出っ張
り等で実測1160[mm]であった。開発者は『栄』と同じ直径に拘ったのだ。


開発

開発は順調に進んだ。気筒数が増えたことによる後列の冷却問題は、前列と後列の間隙を
増やし、薄板のアルミを鋳込んだ冷却フィンを採用する事等によりめどがついた。

過給機は『熱田』発動機を参考した。その研究の副産物として燃料噴射技術も取り入れた
為各シリンダーの燃料濃度の均等化が実現され更なる馬力向上が見込まれていた。

高回転時、オクタン価92の燃料でも異常燃焼を抑えその性能が十分に発揮出来るように
エタノール(後に水メタノール)噴射を取り入れた。


試験

軍用発動機として認められるには300時間の耐久試験に合格しなくてはならない。その
時に問題が発覚した。クランクピンの焼きつきが起こったのである。原因は発動機の直径
1160[mm]に拘った事による。その為にクランクピンを太くする事ができず、ギリギリ
まで絞った為にクランクピンの剛性不足が原因で起こった現象であった。

その頃中島は『栄』をベースとし2000[Hp]クラスの発動機(後の『誉』)を開発しよ
うとしているとの情報がもたらされ、三菱の開発者達は拘りを捨てて直径は太くなるがク
ランクシャフトを太くする事を一時は考えたが、拘りを捨てず、知恵と工夫を凝らし問題
点を克服し耐久試験は無事終了した。


完成

形式    空冷複列星型18気筒
直径    1160[mm]
全長    1700[mm]
乾燥重量  708[s]
過給機形式 機械式流体接手1段無段階変速
離昇馬力  1550[Hp]/2800[rpm]
公称馬力  1457[Hp]/2800[rpm]/3000[m]
      1364[Hp]/2800[rpm]/6000[m]
      1178[Hp]/2800[rpm]/9000[m]

昭和15年10月この発動機は誕生し『新星』と命名された。


飛翔

三菱には『新星』を使用する艦上戦闘機を秘密裏に開発していた連中がいた。『新星』開
発チームの熱意を感じていた機体開発チームの若手が中心となって進められていた。『一
二試艦戦』開発時、その設計に不満を持っていた連中だ。バカ穴(機体重量を抑える為の
重量軽減孔)を穿けるための強度計算ばかりやらされていた。時にはこんな穴は不必要だ
と思われる場所まで穿けた。無駄な工数だと思っていた。そんな時ある若手の愚痴からア
イデアが浮かんだ。機体外板を厚板化することによる応力外皮構造だった。

発動機出力を1500[Hp]、馬力荷重を2[kg/Hp]、翼面積を20[u]として基礎設計を
始めた。発動機の重量が700[kg]程度と見積もられており武装その他で1000[kg]と
すると機体重量は1300[kg]となるが最終的には設計重量より10%程度の増加がある
事を見込み1180[kg]を目標とした。

流体抵抗を小さくする為に前面投影面積を小さくして胴体後部水平面の絞込みを細くし、
機体断面を極力楕円形にして機体表面積を小さくするとともに機体強度の向上と重量軽減
及び製造工数の低減を図った。

機体重量を軽くする為に尾翼容積(テールボリューム)を減らすこととし最適な機体長を
求めた。

得られた基礎データは会社幹部も驚嘆するものだった。設計は社内で正式に認められ試作
機の製作は『新星』の耐久試験終了を待って開始する事になったが実際には耐久試験開始
時にはすでに5機の試作機(0号機:機体強度試験用 1/3号機:艦上型(3号機は後
に水上型に改造)2/4号機:陸上型)の製造が開始されていて発動機耐久試験終了時に
は70%進捗していた。

三菱としてはこの機体を陸上戦闘機に改造すれば『十四試局地戦闘機』に対応できるとの
思惑があったが(当初、陸上戦闘機として開発してはどうかとの意見もあったが、艦上戦
闘機を陸上戦闘機に改造するのは容易だがその逆は困難との意見で艦上戦闘機として開発
する事が決定された)機体と発動機の同時開発は賭けであった。

設計時特に留意したのは製造工数の低減と整備性であった。重量管理は『一二試艦戦』の
全備重量の100万分の1(2[g])に対し10万分の1(30[g])とした。


13[mm]機関銃

『一二試艦戦』開発時に20[mm]機銃を採用するにあたり、十二空より実戦の所見として
『百害あって一理なし、10[mm]乃至13[mm]機銃の開発を望む』との意見があり、空技
廠でコルト・ブローニングの12.7[mm]機銃とホッチキスの艦艇用13.1[mm]機銃を
参考にして開発が進められる事となった。

しかし『弾の種類が増える』というただそれだけの理由で開発中止となってしまったが一
部技術者の間で開発が進められ、昭和14年12月に完成したが発表の機会が無かった。
その時、三菱独自で新艦戦の開発を行っているとの噂が耳に入り、空技廠からの売り込み
で(三菱としても海軍に売り込み易くなるとの考えもあり)この13[mm]機銃を装備する
事が秘密裏に決定した(機首×2 各300発、翼内×4 各400発)。

口径      13[mm]
全長    1500[mm]
重量      28[kg]
初速      850[m/]
発射速度   750[/]
弾丸重量    50[g]

ベルト給弾式のこの機銃は『二式艦/陸/水上戦闘機』が採用されると共に『二式13o
固定1型』として正式採用される事となる。遅動用空気信管を使用した炸裂弾も採用。


渡りに船(フロート)

海軍から『一四試局地戦闘機』の開発命令を受けていた三菱は、海軍に秘密で他種の軍用
機を開発する事はその開発ペースが落ちるので背徳行為に当たるとの認識があった。そん
な時にこの水上戦闘機の発令である。しかも将来的には陸上局地戦闘機に改造し運用とあ
る。この機体の為にある発令だと思われた。丁度モックアップの時期だった。この審査に
合格しておかないとどんなに優秀な機体でも海軍は領収しないと思われていた。正に渡り
に船(フロート)であった。早速試作3号機を水上戦闘機に改造する事が決定された。

実はこの発令には裏があった。13[mm]機関銃を装備する為に打ち合わせに来た空技廠の
部員も三菱と同じ考えだった。『一四試』とはいえ昭和15年になってからの発注を無視
されたかたちになる海軍の面子をどう立ててこの機体を採用させられるのか思案していた。

そこで考えられたのがこの水上戦闘機発注案だった。本来ならばこの様な不自然な発注は
起案時点で破棄されるのが普通であるが(発動機に対する記載も一切無かった)、根回し
と開戦前のごたごたが幸いして発令にこぎつける事が出来たのだった。ここに海軍始まっ
て以来初の民間作成仕様書(表向きは海軍作成)による海軍発注の機体作成が認められた。

但し、武装だけは20[mm]×2+7.7[mm]×2以上となってしまい13[mm]機関銃開発
部員を嘆かせた。

この結果海軍に領収されたのは艦上/陸上戦闘機が先であり水上戦闘機が一番最後となっ
てしまった。


試作1号機 艦上戦闘機型

機体外板の厚板化による応力外皮構造により作成された機体は機体強度の向上(0号機の
強度試験時12G相当の過重でも破壊されなかった)、重量、製造工数の削減(『一二試
艦戦』比で機体重量1336[kg]で17%増加にとどまり、初期製造工数で25%減)と
なり機体表面の凸凹が少く表面摩擦抵抗の削減となった。

翼は後部に補助桁を持つ単桁構造で、補助翼にもエルロンフラップの機能を持たせ親子式
スプリットフラップ(空戦時は8度下げて空戦フラップとしても使用、但しこの時は子フ
ラップは固定)及び前縁スラットを使用し着陸速度を抑える事に成功した。翼型は中央部
50%を層流翼型とし翼端部を従来型として最厚部は層流翼部が左右直線でそこから翼端
部に向かい前進する様にし、捩り下げも採用し翼端失速性能の向上を図った。翼厚は中央
部が16[%]、翼端部が8[%]と比較的薄型とした。

高アスペクト比の翼は誘導抵抗が低く上昇力の向上、高空性能の向上と共に航続距離を伸
ばす(巡航時、1.94[nm]/[g])という効果の反面横方向の操縦性が悪くなるが、全
金属補助翼とする事で横転性能を向上させた。又、『一二試艦戦』でも問題になっていた
高速時舵の重さはスプリングタブを採用し、翼と舵の間にシールドを設け隙間から空気の
漏れるのを防ぐ事により操舵力低減と効きの良さの向上が図られている。昇降舵、方向舵
も全金属とした。主翼両端は40[cm]ずつ折畳む事が出来、空母での取り扱いの便宜が図
られている。

前縁スラット,フラップ及び引込脚は緊急レバーを引くことで着陸状態に開く事が出来る。

過給機により圧縮された空気を冷やし充填密度を増やす為に主翼前縁にパイプで取り回し
中間冷却器とした。被弾時を考慮し、両翼、右翼のみ、左翼のみ、未使用の状態に切り替
えが可能となっている。又、操縦席内部にも配管してあり高空での操縦席内の暖房にも使
用出来る様になっている。『新星』発動機の過給機と中間冷却器の組み合わせは非常に有
効で高度6000[m]迄馬力の減少はほとんどなかった。

燃料タンクは翼中央部(2番)に210[g]と水メタノール用の110[g]、翼機銃内側
に2ヵ所(1,3番)各175[g]の容量があり各燃料タンクは漏油防止ゴム及び自動消
火の保護がされている。又1、3番燃料タンクは着艦を容易にする為空中で燃料放棄が出
来る。各燃料タンクはセミインテグラル構造で翼下面カバーをはずす事により燃料タンク
内のメンテナンスが出来る。落下式増槽は330[g]で『一二試艦戦』と同じ物を採用。
ペーパーロック対策として燃料系統は加圧式とした。

燃料は2番燃料タンクから供給され2番燃料タンクには1,3番燃料タンクから補給され
るシステムとした(逆流防止付き)ので、操縦者は燃料タンクの切り替え操作が不要とな
り、燃料補給口も左右翼上2箇所ですんだ。尚、2番燃料タンク被弾時を考慮し、1,3
番燃料タンクから直接供給出来るようにもなっている。落下式増槽からの燃料は1,3番
燃料タンクに移送される。

オイルタンクは1,3番燃料タンク内側にそれぞれ30[g]のタンクを装備。

武装は翼内に20[mm]機関銃×2(各60発)と13[mm]機関銃×2(各400発)機首
部に13[mm]機関銃×2(各300発)とし、爆弾は翼下に30[s]×4または60[s]
×2胴体中央部に250[s]×1(落下式増槽と選択)とした。

風防前面及びヘッドレスト部に70[o]の防弾ガラス、背負式パラシュート用座席(離着
陸時の前方視界確保の為、200[o]上昇出来る)後方に防弾鋼板が取付けてある。

急降下試験時、430[kt/h]を超えると異常振動が発生する場合があったが、原因は不明
だったので急降下制限速度を430[kt/h]とした(後に対気真速度が遷音速領域に入り衝
撃波が発生した事が判明したが当時は高速流体力学がほとんど解明されていなかった)。

初飛行  昭和15年12月
海軍領収 昭和16年 6月


試作2/4号機 陸上戦闘機型

艦上戦闘機型の着艦フックを取り外し、燃料放棄機構と前縁スラットと翼端折り返しを廃
止、親子式スプリットフラップを普通のスプリットフラップとして機体重量と製造工数を
減らし着陸速度は上がるが最大速度と上昇力を向上させた陸上戦闘機型。

尚、スペック上は艦上戦闘機型との差は少ないが,海軍では常に正規全備状態で機体性能
を評価している為で、局地戦(インタセプタ)として運用する場合燃料搭載量等が減少す
る為に最大速度と上昇力は大幅に増加する事となる。

初飛行  昭和15年12月
海軍領収 昭和16年 6月  これに伴い『一四試局地戦闘機』の開発は中止された。


試作3号機 水上戦闘機型

三菱は艦/陸上戦闘機の開発に専念することとし試作3号機の水上戦闘機改造は水上機開
発に定評のある川西で行う事となった。

艦上戦闘機型の着陸装置と着艦フックを取り外し、フロートは前部予備浮力を確保しつつ
その長さを短くして空力安定と水線長の確保により水上滑走時の直進性能の向上のため双
浮舟式とした水上戦闘機とし、方向舵の面積を増し、安定ヒレを取り付けるなど安定性向
上の改造を加えた。

この時、川西では空戦フラップを一歩進めた自動空戦フラップの構想が芽生え開発が開始
された。

開発時は機体内燃料だけで航続距離の要求仕1800[km](972[nm])に十分に対応で
きるので落下式増槽装備の予定は無かったが、航空本部の意向によりこれを装備する事に
した。但し、最大離陸重量の関係でタンク容量は220[g]とした。


初飛行  昭和16年 7月
海軍領収 昭和16年10月


昭和17年4月

『二式艦上戦闘機一一型(N1M1−A)』
『二式陸上戦闘機一一型(N1M1−J)』
『二式水上戦闘機一一型(N1M1)』

として正式採用された。海軍の面子上、又予算上からも艦/陸上戦闘機は水上戦闘機の派
生型として処理されている。その為に、水上戦闘機が正式採用されるまで艦/陸上戦闘機
は採用さなかったが、実際には増加試作機の名目で随時配備されていった。

20[mm]機関銃は当初2号固定3型60発弾倉だったが100発弾倉が採用されると同時
にこれを装備した。この為、翼上下面の弾倉部に若干のふくらみができた。

進化

『二式戦』が正式採用される頃『新星』発動機の改良も進み更なる馬力向上をみせていた。
海軍からもたらされた『誉』発動機開発時のノウハウも取り入れ重量軽減も図られていた。
当然この発動機を使用した『二式戦』の試作命令が発令された。

この打ち合わせの時にある人物から武装を20[mm]機銃に統一せよとの意見が強硬に発せ
られた。『一二試艦戦』開発時、速度か運動性かでもめた時に運動性重視の意見を絶対に
曲げなかった人物だった。しかし現場の人間の意見は20[mm]より13[mm]だった。命中
率や携帯弾数が格段に違う。この男の意見は黙殺された。しかし敵大型爆撃機には武装が
やや貧弱なのは否めなっかので三号爆弾を使用する事となったが目測で落とす自然落下式
弾道の為に命中精度が悪かった。そこで七号爆弾(ロケット弾)及び二七号爆弾(三号爆
弾をロケット推進により直進させる)が開発され、これを装備する事となった。

『川西』で開発中だった自動空戦フラップも採用が決まった。

排気管は集中排気管から推力式排気管に変更された。これによる効率は、スピードアップ
よりも製造工数低減の方が大きいと思われる。

20[mm]機関銃は2号固定4型が採用されると同時にこれを装備した。翼内には、もとも
と13[mm]機関銃2丁を装備する為のベルト給弾用弾倉スペースがあった為に大幅な改造
無しに装備する事が出来た。


   
 機種 艦上戦闘機 陸上戦闘機 水上戦闘機
 型式 11型 (K1M1-A) 22型 (K1M2-A) 11型 (K1M1-J) 22型 (K1M2-A) 11型 (K1M1) 22型 (K1M2)
 全長          [m]  9.05 9.75
 全巾          [m]  12.0
発動機 11型 新星一一型 離昇馬力 1550[Hp]/2800[rpm]
公称馬力 1457[Hp]/3000[m] 1364[Hp]/6000[m] 1178[Hp]/9000[m]
22型 新星二一型 離昇馬力 1675[Hp]/2900[rpm]
公称馬力 1575[Hp]/3000[m] 1474[Hp]/6000[m] 1273[Hp]/9000[m]
 プロペラ 住友ハミルトン改金属製4翅油圧恒速(定回転)式 直径 3.1[m]
 自重          [s]  2040 2053 1975 1988 2057 2070
 正規全備重量    [s]  3155 3211 3090 3146 3172 3228
 最大離陸重量    [s]  3515 3571 3450 3506 3532 3588
 翼面積         [u] 
20.0
 翼面荷重     [kg/u]  163 167 160 163 164 168
 翼縦横比 7.2
 翼取付角度 中央部 4.0[度] 〜 翼端部 0.3[度]
 最高速度      [kt/h]  332/3000[m]
329/6000[m]
 309/9000[m] 
344/3000[m]
341/6000[m]
 320/9000[m] 
339/3000[m]
336/6000[m]
 315/9000[m] 
351/3000[m]
348/6000[m]
 327/9000[m] 
271/3000[m]
269/6000[m]
 
281/3000[m]
278/6000[m]
 
 制限速度      [kt/h]  430 405
 上昇力           [分,秒/m]   6'18"/  6000 
17'20"/10000
  6'05"/  6000 
16'44"/10000
  6'10"/  6000 
16'59"/10000
  5'57"/  6000 
16'23"/10000
  5'57"/  5000 
 7'08"/  6000
  5'45"/  5000 
 6'53"/  6000
 実用上昇限度         [m] 11000 11100 11000 11100 10500 10580
 航続距離 [nm]  正規 1086 1046 1104/td> 1063 1036  998
過荷 1727 1663 1754 1689 1462 1407
 着陸/水速度    [kt/h]  62 63 71 72 64 65
 武装 機関銃 11型                  翼内 20[mm]機関銃×2(各100発)13[mm]機関銃×2(各400発)
                 機首 13[mm]機関銃×2(各300発)
22型                  翼内 20[mm]機関銃×2(各200発)13[mm]機関銃×2(各400発)
                 機首 13[mm]機関銃×2(各300発)
爆 弾 11型                  翼下      30[s]×4または60[s]×2
                 胴体中央部 250[s]×1(落下式増槽と選択)
22型                  翼下      30[s]×4または60[s]×2またはロケット弾×12
                 胴体中央部 250[s]×1(落下式増槽と選択)

二式艦上戦闘機22型3面図

二式艦上戦闘機22型3面図


二式艦上戦闘機22型側面図

二式艦上戦闘機22型側面図


二式艦上戦闘機22型前後面図

二式艦上戦闘機22型前後面図


二式艦上戦闘機22型上下面図

二式艦上戦闘機22型上下面図