単発戦闘機の固定火器装備事情

航空機の火器装備方法と発動機の間には密接な関わりがある。
まず単発戦闘機の火器装備位置だが震電や閃電など推進式の機体やフルマーやデファイアントなどの複座機を除くと以下の3点(斜銃を入れると4点になるがこれはちょっと忘れていて欲しい)に絞られる。
1.胴体(同軸を除く)
2.主翼
3.同軸
まあ、これら3カ所のどこにするかでそれなりに利害得失があるのだがとりあえず制約から眺めて見よう。
1の胴体は水冷V型の場合、空気抵抗が大きくなるので芳しくない。
とは言えソ連のMiG系やらYak系やら米のP40初期型やら結構、装備してる例もあるのでまったく駄目と言う訳ではない。
ちなみに胴体装備には精度の良い同調装置が不可欠となる。
特に大口径火器には。
2の主翼は1式戦など装備スペースの無い多桁構造の機体及び木製主翼など脆弱な機体は×である。
また脚の折り畳み方次第では相当の制約があるし翼内燃料タンクや各種ボンベ(特にドイツ)との共存からも制約が生ずる。
3は「発動機後背部に火器装備スペースがある水冷発動機以外」は全て×。
と言うより「同軸火器を装備する為に開発された発動機以外は全て×」と言った方が早い。
そして同軸火器を装備する為に開発された発動機は独のDB600系とユモ213系、仏のイスパノスイザとその発達型に当たるソ連のクリモフ系だけなんだから話は簡単だ。
おっと忘れてた。
特例として機体後部に発動機を装備し機首に火器を装備する変則的な疑似同軸火器があったっけ。
米のP39やP63、日本のキ88などがこのタイプでプロペラと同軸ではあるもののモーターカノンとは見なされないんだからややこしい。
あくまでも「一般的な同軸火器」とはプロペラ、発動機、火器の順で並んでいる形式を指すのである。
それでは各国がどの様に火器を装備していったかを概括するとしよう。
わかりやすい所で最初は英国。
1934年9月に初飛行したグラジエーターはパッとしない複葉機だったが火器装備に関しては画期的な戦闘機だった。
それまでの英国戦闘機はご多分に漏れず他国と同様、発動機の上へ2門の7.7mm機銃を胴体装備していたのだがなんとグラジエーターは胴体銃に加え主翼にも機銃を装備していたのである。
前年に初飛行を果たしたソ連のI−15、I−16も翼内銃装備を始めていた矢先なのでどっちが世界初と決め難いがいずれにしても常識を覆す画期的な事だった。
なにしろ第1次世界大戦からこっち「戦闘機は複葉機で主翼は木桁に布張」なので「重くて反動の強い火器」を主翼に装備するなど論外と考えられていた。
そしてグラジエーターは英軍最後の胴体火器装備のレシプロ単発戦闘機となり以降の英レシプロ単発戦闘機は全て主翼へ火器を装備する様になった。
英の単発戦闘機が胴体火器を復活させるのはジェット化されてからである。
ここらへんの英国人の割り切り方はシャープかつ大胆でジョンブル魂の片鱗を見せつけられた気分になる。
ドレッドノート然り空母のアングルドデッキ然り...
胴体火器装備を考えなかったからV型であっても倒立に匹敵する空気抵抗の小ささを実現できたのであり同軸火器装備を考えなかったからこそ排気タービンに匹敵するインタークーラー付2段過給器を装備できたのだ。
「救国の名機スピットファイア」や「最良のレシプロ戦闘機P51」が傑作機たりえたのはロールスロイス・マーリン発動機と主翼装備火器の組み合わせがあったからに他ならない。
戦闘機の飛行性能(速力、航続力、旋回力など)と戦闘性能(火力、搭載力、防御力など)は両立する必要があるがマーリンと主翼装備火器は第2次世界大戦に於けるひとつの模範解答と考えられよう。

さて、もうひとつの主翼装備先進国であったソ連はどうであろうか?
これがなんとI−15、I−16以後、主翼装備を止めてしまった。
その理由は大戦中に生産された各種ソ連戦闘機の主翼がアルミ節約の為、木製化された為である。
よって主翼下へポッドで追加する場合を除き火器は胴体もしくは同軸へ装備せざるを得なくなったのだが...
同軸火器を装備できるクリモフ発動機を装備したYak系は良いとしてLa系とMiG系は全火器を胴体へ装備する事になった。
胴体に火器を装備するのなら倒立水冷V型が良いのだが悲しい事にLa系は空冷、MiG系は水冷V型で胴体装備には不向きであった。
でも背に腹は代えられない。
MiG1/3では機首上面にズラリと3門の機銃(12.7mm1門、7.62mm2門)を並べたが空気抵抗を減少させる為に発動機の後方へ火器装備位置を寄せたので妙に鼻の長い変な機体になってしまった。
La系は機首に20mmをLa5が2門、La7が3門、La9に至っては23mmを4門も装備した。
機首に大口径火器をこれだけ大量装備した単発レシプロ戦闘機(推進式を除く)は類例を見ない。
20mmや23mmなら1発当たってもプロペラは吹っ飛ぶだろうから射撃する時はさぞ怖かったであろう。
なんまんだぶ...
Yak系は同軸に20mm1門を装備していたがさすがにそれだけでは足らず機首に7.62mmもしくは12.7mmを1〜2門を装備した。
充分な火力ではないが全体のバランスも取れており木製戦闘機としては傑作と言えよう。
さて...
幾ら資材が欠乏したとは言え主翼を木製化したのはソ連戦闘機にとって良い事だったのであろうか?
ドイツ空軍が東部戦線でスーパーエースを多数、輩出した事から見てソ連航空機が米英航空機より劣っているのは明白である。
空の戦いでは必ずしも数は質に優らないと思うのだが...
次はドイツ。
第2次世界大戦中、ドイツで量産されたレシプロ単発戦闘機と言えばBf109系とFw190系しかない。
簡単なのである。
サブタイプがタップリある事を除けば....
まずドイツレシプロ単発戦闘機の特徴だが「どの戦闘機にも胴体火器が装備されている事」が挙げられる。
これは「英戦闘機は主翼にしか火器がない事」や「ソ連戦闘機の主翼(ポッドを除く)には火器がない事」と同じで非常に判りやすい特徴(例外としてTa152があるのだが少数しか生産されていないし無視しちゃお)である。
なんとなくドイツ戦闘機と言えば「メッサーが代表選手で特徴は同軸火器」と思いがちだが、あにはからんや「胴体火器こそがドイツ戦闘機の特徴」と御理解頂きたい。
まあ考えて見れば空気抵抗が小さいまま胴体に火器を装備できるのが倒立水冷V型の利点なのだからBf109が胴体火器を装備するのは当然と言えよう。
当初、7.92mm2門だったBf109の胴体火器はGシリーズで13mmとなりKシリーズでは15mmにまで強化された。
また日本で生産されたライセンス版DB601A(ハ40)を装備する3式戦丁型は胴体に20mm2門を装備しており倒立水冷V型の利点を如実に表している。
更にドイツ戦闘機はBf109のごく初期に生産された機体や一部の試作機、少数生産機を除き「胴体以外のどこかにも火器を装備する」と言う特徴も併せ持つ。
ここで登場するのがさっき書いた「メッサー」の同軸火器だ。
もうひとつ述べておくとドイツは同軸火器先進国ではない。
同軸火器先進国と言えるのはイスパノスイザを開発した仏でありドイツの同軸火器は「苦難の道のり」なのである。
当初から同軸火器の夢を描きながら開発されてきたメッサーとDBが夢を実現するのはF1型(1941年から生産)で試作機の初飛行(1935年5月)から実に6年の歳月が経っていた。
ドイツの敗戦(1945年)まであと僅か4年。
Bf109は同軸火器の無い時期の方が長かったのである。
そして「発動機入門」でも触れた様に「同軸火器へのこだわり」がDB601系の発達を大きく阻害しマーリンに水を開けられてしまう要因となった。

さて次に日本の単発戦闘機を見るとしよう。
英が水冷王国であったのとは逆に日本は空冷帝国であった。
ちなみに独ソは空冷と水冷が半々、米は陸軍が水冷重視、海軍が空冷重視だったが日本の単発戦闘機で水冷発動機を装備したのは3式戦だけだった。
よって日本軍の単発戦闘機は「空冷発動機にマッチした火器装備方法の模索」であり真っ先に同軸が除去(試作機レベルでは存在したが)される。
であれば要点は「胴体と主翼のどっちが重点?」になるしかないのだが陸軍と海軍で見解が大きく異なっていた様だ。

胴体 主翼
1式戦2 12.7×2
2式戦乙 12.7×2 12.7×2
3式戦乙 12.7×2 12.7×2
3式戦丙 12.7×2 20×2
3式戦丁 20×2 12.7×2
4式戦甲 12.7×2 20×2
4式戦乙 20×2 20×2
5式戦 20×2 12.7×2
零戦21 7.7×2 20×2
零戦52丙 13×1 20×2、13×2
零戦64 20×2、13×2
烈風 20×2、13×2
雷電21 20×4
紫電改21 20×4

一瞥して御理解頂けると思うが陸軍が胴体重点なのに比べ海軍は主翼重点である。
これはすなわち「同調装置の信頼性がどこまであるか?」と言う事なのではなかろうか。
坂井三郎著「零戦の真実」P88によると同調装置は回転数2000〜2500で発射可能であり範囲外だとプロペラを撃ってしまうと書いてある。
ただし丸の軍用機メカ5「零戦」P101には99式同調発射装置になってからは「プロペラの貫通事故は皆無」と書かれている。
どっちがホントなのかはちと判らない。

う〜ん、同調装置だけなのかなあ...
なんか他にも理由がある様な気がするぞ。
そう言えば「胴体の方が命中率が良いから胴体に装備しろ」って陸軍が命じたって誰か書いてたっけ。
でもそれだけかなあ。
ようし、それじゃ零戦のコックピットをちょっと覗いてみよう。
なるほど...

零戦は52型丙になってから胴体銃が13mm1門となったがこれは「機首に13mmを2門装備するのは物理的に不可能」だからであった。
7.7mm(全長103.3cm)の頃は操縦席の前でお行儀良く並んでいたが3式13mm(全長153cm)は図体がデカイので銃尾がパイロットの肩に触れる程大きく突きだした。
2門並べて左右の肩が押さえつけられたら操縦どころの騒ぎじゃないので1門に減らされたのである。
いや、1門にしたってパイロットは上体を斜めにして操縦しなきゃならなかったんだから「機敏な動作が身上の戦闘機」としては最悪だ。
ここら辺も海軍が胴体火器から離れていった一因と言えよう。
なお「13mmでそんなにデカイなら胴体に12.7mmを2門装備した陸軍の1式戦や20mmを装備した3式戦丁型はさぞ大変だったろうな」と思われる方がいらっしゃるかも知れない。
御安心を。
陸軍の航空機用火器は12.7mm(ホ103:全長126.7cm)は勿論、20mm(ホ5:145cm)ですら海軍の13mmより短いのである。

また海軍が胴体装備を敬遠したもうひとつの理由として20mmの発射速度が遅かった事が挙げられる。
プロペラと同調させるにはある程度、発射速度が早くなくてはならないのだ。
同調させられない火器は胴体に装備できない。
陸軍のホ5は毎分750発と発射速度が早かったので胴体装備できたが海軍の99式20mmは毎分500発に過ぎなかった。
同調できない20mmと図体のデカイ13mmに威力不足の7.7mm。
これじゃ主翼重視になるわな...
結局の所、同じ発動機を使用しているにも関わらず日本陸海軍で胴体と主翼に重点が分かれたのは「同じ国でありながら別々の火器を装備していた事」が大きな要因であったと考えざるを得ない。

今度は米国に話が移るが米国製単発戦闘機の火器装備方法は「なんでもあり!」につきる。
合理主義っちゅうか、なんちゅうか...
まずは同軸。
米国には同軸用に開発された発動機なんてない。
それでも付ける。
発動機をわざわざコックピット後方に移してまで疑似同軸をつける。
普通なら試作で終わっちまいそうな機体をP39として量産しあまつさえP63なんて後継機まで開発する。
そんなにまでして欲しがった同軸付単発戦闘機(疑似だけどね)をゴッソリとスターリンにくれちまうんだから流石に豪気なモノだ。

次は胴体。
アリソンはV型だから胴体の機首上面に火器を装備すると空気抵抗が大きくなる。
それでもP40はつける。
ソ連のMiG系は他に装備する所がなかったからやむなく胴体に火器を装備したが米軍の場合は他に装備する所があっても胴体に装備したりする。
極めつけはP51Aでなんと機首下面にまで火器を装備する。

最後に主翼。
アメリカは金持ちで資源大国だ。
ソ連みたいに「主翼が木製だから×」ってんじゃないから当然、沢山の火器を装備する。
最初は装備してなくとも追加でどんどん付ける。
もう「大戦中に生産された米軍単発戦闘機で主翼に火器を装備してなかったのはいないんじゃいか?」ってくらいたくさんつける。
果ては戦闘機にあきたらずSB2Cみたいな艦爆、TBFみたいな艦攻、A26みたいな爆撃機の主翼にまでつける。
B29の主翼につけなかったのは最後に残った理性の表れなのかも知れない。
と、冗談はさておき米国の火器装備方法は試行錯誤の「なんでもあり!」から始まり主翼重視へと変転していった。
よって「最初から主翼だけ」の英国とは根本的発想が違うのだが「行き着いた所は同じ」となる。

さて、主翼に火器を装備する場合は「脚との共存」が大きな問題点となる。
一番主翼に火器を装備し易いのは固定脚だがこれはまあ論外として単発戦闘機の引き込み脚には以下のタイプがある。
1.胴体収容
2.主翼後方
3.機首+主翼
4.主翼外開き
5.主翼内開き
どれも一長一短だが1はF2AやF4Fなど初期の米海軍戦闘機で採用された形式で主翼の大部分が火器スペースに使用できる。
欠点は地上滑走時の安定性が極端に悪い事と胴体が太くなり飛行性能が低下する事。
2は脚を90度回転させてから主翼後方へ引き込む方式でF6FやF4Uなど大戦後半の米軍戦闘機及びP40で採用された。
この形式は横方向に主翼を省スペース化でき1についで主翼火器装備に向いている。
欠点は構造が複雑な事。
3はP39で使用された形式で地上滑走時の振動が少なく視界も優れている。
まあ普通は双発以上の大型機で採用される形式だが単発戦闘機にこんなヤッカイな脚を装備し挙げ句の果てに「自動車式の横ドア」をつけるんだから米国人が乗り心地にこだわる方向性がわかって面白い。
欠点は「単発戦闘機で採用するには正直言って不適当」な事。
4はもっとも一般的な形式で日本の陸海軍戦闘機の大部分、ソ連軍戦闘機、Fw190、ハリケーン、P47、P51などで使用された。
この形式は主翼中央に設置された脚が外に向かって開くので地上滑走時の安定性が良い。
まあ一番優れた形式だから一番多く、採用されているのだろう。
それなりに欠点もあるが。
5は4と逆に胴体ギリギリに設置された脚が内に向かって開く。
よって地上安定性が悪いのだが重量のかさむ脚のギアが胴体内に収容できるので飛行時の運動性が良くなる利点をもつ。
この形式を採用したのはBf109とスピットファイアくらいだが両機を合わせて50000機以上生産されてるので必ずしもマイナーとは言えない。
こうして眺めると火器の主翼装備に適した1,2を米国が独占してるんだね。
やはり米国の主翼重点化はなるべくしてなったと言えるのだろうか...

なんにしても大戦中の米軍単発戦闘機を見てわかるのは「戦争中、さぞ機関銃屋は儲かったろうな」って事だ。


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