はじめに
　前回記事にて零戦の横転率について考察してみましたが、コメント欄にて零戦21型に関するあるレポートを紹介してもらいました。そのレポートが非常に興味深かったので、横転性能の部分に着目して、前回の記事の補足を試みてみたいと思います。

レポートの要旨
　このレポートでは、零戦21型に各種計測機器を取り付けたうえでF4Fと模擬空戦を行い、その空戦性能のデータを得ることを目的としています。
　合計二度の模擬空戦が行われ、一度目は1943年3月18日にF4F-3を相手として、二度目はXF4F-8に対して同年3月31日に実施されています。
その結果、以下のような結論が得られたようです。
・零戦の補助翼は120mph以下でしか完全に展開せず、速度が上がるにつれて効果がひどく失われていくこと
・昇降舵は最大揚力係数を発揮するのに十分な効きであること
・旋回時の縦安定性は素晴らしいものであること
・失速特性は良好で最大揚力係数付近での空戦機動が可能であること

本題へ
　本レポートの内容自体は私自身まだよく理解できていない部分も多々ありますが、今回は横転性能に着目するということで、このレポートに掲載されている速度に対するpb/2Vのグラフに着目してみたいと思います(PDFの53頁)。
　pb/2Vは航空機の横転性能を示す指標のひとつで、翼端が描く螺旋角を表しています。pは1秒間の横転率をラジアンで表したもの。bは翼幅でVは飛行速度です。しかし、ここでは難解な航空工学的な話は一切せず、pb/2Vのデータから横転率(度毎秒)を計算できるということのみに注目します。本レポートから零戦の各速度における横転率を計算し、前回記事で紹介したNACAレポートのグラフに重ねてみることにします。
　本記事では3月31日に実施された二度目の模擬空戦にて得られたpb/2Vのデータを使用します(理由は後で説明します)。なおPDF7頁(レポート上は6頁)の表の下の段落にある「100mphでpb/2Vは0.14に達し得る」とは、とりあえず二度目の模擬空戦時の左ロールの場合と仮定して、以下の画像のグラフを基に計算を行います。(上が右回転で下が左回転です)
　なお、NACAレポートNo.868の165頁のグラフを一部加工したうえで本グラフを転写すると以下のようになります。

計算式
　それでは、このデータを基にして、前回記事の表に重ねられるように計算をしてみます。もし間違っていれば指摘をお願いします。他の機体のデータでも数回計算してみましたが、グラフ読み取り値とは概ね±2度以内には収まっておりました。

こうなりました
　ところで、今回も注意して頂きたいのが、この零戦21型のデータは操舵力が一定ではないということです。グラフ上に表示した横転率も、大まかな傾向はこれでつかむことが出来ますが、50ポンドで計測されている他の機体と比較することは適切ではないということは改めて強調しておきます。
　模擬空戦を行ったという事実から、このデータが実戦状態に即したものであることは間違いないと思われますが、パイロット個々人の技量や操縦方法によってもデータは大きく異なってしまいます。
　その一例として、本レポートにおける二回の模擬空戦のpb/2Vの値を比較してみます。
　青が一度目で赤が二度目です。結構な差があることが分かると思います。これに関しては、高速時にラダーを踏み込んでいるかどうかも影響しているようです。
　いずれにせよ、今回得られた零戦21型の横転率グラフを用いて「何マイルにおいては零戦の方が〇〇よりも何度ロールが劣っている」という話は決してすべきではないと考えます。

まとめ
　それでは、まとめに入りたいと思います。今回のデータはあくまで一定の操舵力で計測したものではないため他機と比較する際には注意が必要ですが、F4Fとの模擬空戦時のデータから、実戦状態において零戦21型の補助翼は、100mph台のかなりの低速域において極めて効果的であることが分かりました。一方で高速域においては効果的からはほど遠いことも改めて確認することが出来ました。このセッティングは第二次大戦中の他国戦闘機と比較しても相当低速に振っていることがグラフから見て取ることができます。それゆえ、低速時の零戦21型の運動性能は同時代の他国戦闘機と比較して傑出したものであると判断することができます。


　s9723さま、今回は貴重な資料のシェアありがとうございました。またコメントお待ちしております。
最後までお読み頂いた読者の皆様もありがとうございました。ご意見ご感想等ありましたら、コメント欄にて是非よろしくお願いいたします。 

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#零戦

はじめに
　「第二次大戦で最も運動性の優れた戦闘機は何か？」と問われたら、零戦と答える人も少なくないのではないでしょうか。軽量化を徹底し、そのサイズと比較して大きな主翼を持つ本機は、零戦52型に関する米軍レポートをして「零戦とは格闘戦をしてはならない」と言わしめています。
　それならば、なぜ米戦闘機は零戦はじめ日本の戦闘機に対して有利に戦闘を進めることができたのでしょうか？それには戦術的な問題、乗員の問題、装備の問題、物量の問題など数多くの要素が絡んでいるため、答えることは容易ではありません。しかしながら、零戦はじめ日本軍機の持つ操縦上の特性という観点で考えるのであれば、「高速時の劣悪な横転性能」が挙げられます。確かに零戦は特に低速域については非常に良好な運動性能を持ち、高速域においても昇降舵・方向舵の効きは保持されていましたが、補助翼が高速飛行時に非常に重くなるという欠点を持っていました。
　最初に引用した米軍レポートでは、高速時に非常に重くなる補助翼の傾向から「零戦52型に後ろにつかれた場合は、横転、急降下、高速旋回で引き離せ」と書かれており、零戦が得意とする低速・低高度の格闘戦の土俵にそもそも上がらないよう勧告されています。格闘戦に乗ってくれない以上、零戦は速度に勝る敵戦闘機に対して受動的にふるまうしかなく、たとえ熟練したパイロットであっても「墜とされないが墜とせない」状況となってしまいました。

具体的なデータの検討
　それでは、零戦の横転性能は具体的にはどの程度のものだったのでしょうか。よく引用されるのは以下に添付するNACAレポートNo.868の図47のグラフだと思います。
　以上のことより、操舵力が不明のデータを使用して零戦の横転率を判断するのは全く不適当と考えます。

もう少し正確な横転率比較の提案
　ということで、上で紹介した零戦32型の操舵力50ポンドでの横転率グラフをNACAレポートNo.868に重ねてみようと思います。要注意点として、NACAのものはIAS、英軍のものはEASを使用しているということがありますが、高度10000ftでのCAS380mphにおけるEASは375mphと5mph程度の範囲内に収まることから許容できる程度の差と判断しました。

分かりやすいように、零戦のライバルとなる機種にも色を付けています。
赤・・・零戦32型(左回転)
青・・・零戦32型(右回転)
緑・・・零戦21型(操舵力不明)
オレンジ・・・スピットファイア(金属エルロン)
灰色・・・スピットファイア(羽布エルロン)
水色・・・F4F-3
紫色・・・F6F-3
となっています。書いてて思いましたがP-40Fにも色を付けてあげればよかったですね。

　さて、表の中身を見てみると、やはり零戦の高速時の横転率は結局最低レベルにあることが確認できると思います。併せて、タイフーンや羽布スピットの横転率も零戦に負けず劣らず悪いことが分かります。逆に、低速時の零戦の横転率は高い水準にあり、160mphにおいてはFw190にも並ぶほどとなっています。しかしながら200mphを超えるころからこの優位性は次第に失われていき、250mphを超えるとほとんどの機体よりも劣ってしまいます。
　一方で米海軍機は全体として見ると決して横転性能は良好とは言えませんが、少なくとも零戦に対しては250mph以上で良好な横転率を示しています。

横転率を良くするには？
　それでは横転率向上のためにはどのような方策が考えられるのでしょうか。これにはいくつかの手段がありますが、低速時・高速時で手段が異なるのもまた事実です。
　例えば低速時の横転性能を高めるためには、大きく、軽量な補助翼があると良いのですが、これは高速時の横転性能を悪化させます。高速時の横転性能を良くするには、主翼の剛性を高め、エルロンを金属張りにするなどの手段がありますが、重量増加に繋がり低速時の横転性能を悪化させてしまいます。
　全般的な方策としては、翼幅を小さくしたり、操舵力軽減のためにタブを装備したりパワーアシストをつけたり、飛行速度によって使用する補助翼を分けたり、などが考えられますが、結局のところ設計者・使用者がどの速度域を重視し、どの程度の操舵力を許容するかに尽きると思います。
　零戦であれば、そもそも21型の初期の段階で横転性能の悪さは指摘されており、タブの導入や翼端の短縮によって解決が図られてきました。また主翼の剛性も段階的に高められており、日本海軍が横転性能に全く無頓着であったという訳ではありません。しかしながら、主眼をおいていたのはあくまで低速時の横転性能であったとこは疑いようがないと考えます。艦上戦闘機という特性上、特に低速時の操舵に力点を置いていたこともあるでしょう。

まとめ
　以上のことを踏まえて、まとめに入りたいと思います。結論として、零戦の高速時の横転性能が劣悪だったことは間違いありません。一方で、横転性能全般が悪かったわけではなく、低速時の横転性能は少なくとも32型以降については良好な部類に入ります。
　横転性能について(当然横転性能だけの話ではないが)、低速～高速のどこにピークを持ってくるかは設計次第であり、あちらを立てればこちらが立たないという話になります。今回紹介したグラフを見る限り、日本や初期の英軍は低速時を重視し、米海軍は全速度帯を通じてなるべく同等の横転率となるように調整しているように見えます。一方で米陸軍は高速時の横転性能が良好となっています。

　航空機の設計は全体のバランスを常に考えながら行われています。我々は後知恵であれはこう、これはこうと色々言ってしまいがちですが、当時の状況や運用思想を考慮する必要があると思います。そのうえで言えることがあるとすれば、

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