WW2航空機の性能:WarbirdPerformanceBlog

第二次大戦中の日本軍航空機を中心に、その性能を探ります。

タグ:疾風

TAIC SUMMARY NO. 22
January 1945

NEW JAPANESE ARMY FIGHTER
FRANK1

title

FRANK 1
"Type 4" Single Engine Army Fighter (Ki 84)

Summary:
FRANK 1 is the most outstanding Japanese Army fighter yet developed. Self-sealing of all fuel and oil tanks, adequate armor, heavy firepower, and a maximum speed in the 420 mph class make this fighter far more formidable than OSCAR, TONY, or TOJO.

要約
 フランク1は今まで日本陸軍が開発した中で最も傑出した戦闘機である。防漏式の燃料・滑油タンク、十分な装甲、重火力、そして420マイル級の最高速度がこの戦闘機をオスカー、トージョー、トニーと比較してずっと手強いものとしている。

1

General:
Previous recognition information on FRANK has been meagre and conflicting and it was not possible to clearly define its appearance and design features. Recently, however, a number of crash examinations from the Philippines, together with a further investigation and evaluation of the China crash, have made possible the production of working drawings that show conclusively that FRANK 1 does definitely resemble both OSCAR 2 and TOJO 2. The wing structure is similar to that of OSCAR and the fuselage and tailplane closely resemble TOJO. FRANK may be considered as the replacement of TOJO.
Both the Ha 45 Model 12 and the Ha 45 Model 21 engines have been fitted to crashed FRANKs, with the latter chiefly found. It is not clear at the moment if the Japs consider FRANK with the Ha 45 Model 12 engine as Model 1 and the installation with the Ha 45 Model 21 engine as the Model 2. Until further clarification of this point, the basic FRANK 1 will be carried with both engine versions.

全般
 今までのフランクに関する認識情報は乏しく矛盾したものであり、その外形と設計上の特徴を明確に定義することは不可能であった。しかしながら、最近、フィリピンからの多数の墜落機調査と中国の墜落機のさらなる調査および評価により、FRANK1がOSCAR2とTOJO2の両方に確実に類似していることを決定的に示す図面の作成が可能となった。
 ハ45-12とハ45-21エンジンの両方が墜落したフランクに装備されていたが、主に後者が多く確認されている。日本側がハ45-12を装備したフランクを一型とし、ハ45-21装備型を二型としているのかは現時点では明確ではない。この点が明確になるまでは、基本的なフランク1は両方のエンジンを搭載しているものとする。

Construction Details
詳細構造
Manufacturer:
Nakajima Hikoki K.K.

製造会社
 中島飛行機株式会社

Duty:
Fighter

用途
 戦闘機

Type:
Single-engine, low-wing monoplane.

形式
 単発低翼単葉機

Crew:
One (Pilot)

乗員
 1名(操縦士)

Performance:
Performance calculations as shown on page 7 are based on the Ha 45 Model 21 engine being fitted. Performance with the Ha 45 Model 12 engine installed will be slightly lower.

性能
 性能計算は、7ページに示されているように、ハ45-21エンジン搭載型に基づいている。ハ45-12エンジン搭載型の性能はわずかに低下する。

Airframe:
The wings and fuselage of FRANK 1 are apparently of normal design, being all-metal, flush-rivetted and of cantilever construction.
Standard Japanese practice has been to center their production on well designed but relatively lightly constructed airframes; the general construction of FRANK, however, is unusually strong. Of particular interest is the heavy main spar built up to extruded aluminum angle pieces 1/2” thick into an I-beam design. At the inboard side of the leading edge wing tank, the main spar measures 10 1/2” high, 3 3/4” wide at the top, and 4” wide at the bottom. The wings and fuselage appear to be integral. Previous reference to laminar flow wings being installed on FRANK has been made doubtful by crash examination.
Of additional interest is the absence of corrosion preventative finishes. Neither lacquer nor anodizing has been applied to the interior surfaces.
Control surfaces are conventional, being of metal framework covered with fabric. Similar to TOJO, the horizontal fin and elevators are set well ahead of the rudder hinge line.
The bubble-type canopy incorporates a plexi-glass windshield (Figures 5 & 6)
In other respects, it is similar to that used on OSCAR. Earlier POW reports stated that bullet-proof glass was installed in the windshield, but this has not been confirmed by crash investigation.
A cylindrical fuel cooler is installed under the starboard wing root and measures 3” diameter by 14” long.

機体
 フランク1の主翼と胴体は、全金属製・沈頭鋲留め・片持ち式構造の極めて一般的な設計である。
 よく設計されているが比較的軽量な構造の機体の製造が中心となっているのが日本の標準的な慣行だが、フランクの全般的な構造は通常と異なって頑丈である。特に興味深いのは、1/2インチ厚の押し出し加工されたアルミニウム製のアングルピースをIビームに取り付けた設計の重い主桁である。主翼前縁タンクの内側では、主桁の高さは 10 1/2 インチ、上部の幅は 3 3/4 インチ、下部は 4 インチである。主翼と胴体は一体化しているように見える。フランクが層流翼を使用していると以前に言及したが、墜落機の調査によって疑わしいものとなった。
 加えて、興味深いのは腐食防止仕上げが施されていないことである。機体内面にはラッカー塗装もアルマイト処理も施されていない。
 操縦翼面は従来通り、金属枠組みに羽布張りである。トージョーと同様、水平安定板と昇降舵は方向舵のヒンジラインよりかなり前方に位置している。
 バブル型キャノピーにはプレキシガラス製の風防が組み込まれている。その他の点では、オスカーで使用されているものと類似している。以前の捕虜報告では、防弾ガラスが前面風防に備え付けられているとあったが、これは事故調査では確認されなかった。
 円筒形の燃料冷却器が右舷の翼根下部に取り付けられており、直径 3 インチ、長さ 14 インチの大きさであった。

2-34
5-6

Flaps - The flaps are Fowler type, actuated hydraulically.

フラップ ー フラップはファウラー式であり、油圧作動である。

Undercarriage - The main landing gear is hydraulically operated and retracts upwards and inwards near the leading edge. The main wheels are 24 1/2” in diameter and 8” wide.
The tail wheel is retracted hydraulically and is fully enclosed. The aerol-type tail strut is fixed at one end to the bottom of the fin while the other end attaches to the fork-type wheel strut. For retraction, the aerol strut is hinged in the middle and incorporates a lock which fastens the hinged joint in the wheel down position. The entire gear is placed to the rear of the horizontal stabilizer.

降着装置 ー 主脚は油圧で作動し、主翼前縁付近で上方内向きに格納される。主輪は直径24 1/2インチ、幅8インチである。
 尾輪は油圧で格納し、完全にカバーで密閉される。エロール型の尾輪支柱は、一方は尾翼底部に固定され、他端はフォーク型の支柱に接続されている。格納に際しては、エロール型の支柱は中央をヒンジで留められており、車輪下げ位置でヒンジジョイントを固定するロック機構が組み込まれている。車輪装置全体は水平安定板の後部に配置されている。

7

Fuel Tanks:
Although data is incomplete, all evidence points to the use of a total four wing tanks and one fuselage tank just abaft the pilot. Two of the wing tanks are located close inboard on either side of the fuselage about mid-way along the chord line, while the other two tanks are located in the leading edge of either wing, just outboard of the 20mm cannon.
All fuel and oil tanks are constructed with self-sealing, 3-ply rubber coating approximately 1/2” thick. Total fuel capacity, including two jettisonable wing tanks estimated at 87 gallons each, is approximately 360 U.S. gallons.

燃料タンク
 データは不完全ではあるが、物証のすべてが合計4つの翼内タンクとパイロット後方の胴体タンクの使用を指し示している。翼内タンクのうちの2つは、翼弦線に沿った胴体側面の近くに配置されており、一方で他の2つは、20mm機関砲すぐ外側の主翼前縁に位置している。
 すべての燃料タンクおよび滑油タンクは約1/2インチ厚の3層ゴムでコーティングされた自動防漏式で作られている。1本87ガロン入りと予想される主翼落下増槽2本を含む総燃料容量は、おそらく360ガロンに達する。

Engine:
Crash reports have indicated the use of both the “Ha 45, Model 21” and the “Ha 45, Model 12” engines, with the Model 21 predominating. The Model 21 has a take-off rating of 1970 h.p. while the Model 12 has a take-off h.p. of 1825.
A hucks type starting dog protrudes from the large, blunt spinner. Exhaust stacks are grouped singly and in pairs and in such a way that the top cylinder exhausts are brought down on each side of the fuselage, preventing blinding of the pilot at night.

発動機
 墜落機調査は「ハ45-21」と「ハ45-12」の両方のエンジンの使用を示しているが、21型が多数を占めている。21型の離陸出力は1970馬力であり、12型は1825馬力である。
 ハックス式のスターティング・ドッグが、大きくて鈍いスピナーから突き出している。排気管は単独または2本1組でまとめられており、上部シリンダーの排気口は胴体両側に下がるようにして配置されており、夜間にパイロットの目がくらむのを防いでいる。

Propeller:
FRANK 1 is equipped with a four-blade, constant-speed electric propeller of 10.2’ diameter. Full feathering brush rings were found installed but not operational which indicates that this same type of propeller is used on a twin engine plane. It is believed that the propeller bears the Japanese designation “PE 32” which is a Ratier type.

プロペラ
 フランク1は、四翅定回転で直径10.2フィートの電動式プロペラを装備している。フルフェザリング・ブラシリングが装備されていたが、作動状態にはなかった。このことは、同型式のプロペラが双発機に使用されていることを示している。このプロペラは、日本側名称で「ペ32」のラチエ式であると考えられる。

Armament:
FRANK has heavy firepower for a Japanese fighter, but does not carry the heavy calibre armament previously indicated by POW. Two type 1, 12.7 mm machine guns are fitted in the upper engine cowling and fire through the propeller arc, and a new type, know as “Ho 5”, 20 mm cannon is fitted in either wing. (Figs. 8 & 9)
This new gun is of the same type as the one used in PEGGY and (according to documents) has a rate of fire of 800 rounds/minute, a muzzle velocity of 2410 feet/second, and a basic gun weight of approximately 80 lbs. Disintegrating clip ammunition is used. More complete information on the comparative performance of the “Ho 5” with our own aircraft weapons will be found in a later TAIC summary.
A “Model 3” reflector sight with a new type of reticule is installed.

武装
 フランクは日本の戦闘機としては重火力を備えているが、以前捕虜が言っていたような大口径装備は有していない。2門の1式12.7mm機関銃がエンジン・カウリング上方に備え付けられえおり、プロペラ円弧を通して発射される。そして「ホ5」として知られる新型の20mm機関砲が両翼に装備されている。(図8および9)
 この新型銃はペギーで使用されているものと同型であり、(文書によると) 800発/分の発射レートと2410ft/秒の発射速度を持ち、基本重量は80ポンドとされている。分解式の保弾子が使用されている。「ホ5」とわが軍の航空兵器との性能比較についての、より詳細な情報はTAICサマリーにて後日公開される。
 新型のレティクルを備えた「3式」射撃照準器が搭載されている。

8
9

Armor:
Preliminary reports indicate that the armor installation on FRANK is similar to that found on OSCAR. Three pieces of 1/2” plate are located behind the pilot. The largest piece found is slightly dished and measures 18 1/2” x 28 3/4”; this is mounted directly behind the pilot’s seat. See Figures 10 and 11. Two smaller head pieces measure 10” x 8” each, and are installed as a unit, one behind the other above the back plate. One of the smaller plates is thought to be vertical while the other one is mounted at an angle.
Rubber is used around the armor-mounting holes to avoid metal-to-metal contact with mounting bolts.

装甲
 事前報告はフランクの装甲の取り付けはオスカーのものと類似していることを示唆している。1/2インチの鋼板3枚がパイロット後方に位置している。見つかったうち、最大の鋼板はわずかに窪んでおり、サイズは18 1/2インチ×28 3/4インチである。これは操縦席のすぐ後方に取り付けられている。図10および11を参照。小さな方のヘッドピース2枚はそれぞれ10インチ×8インチで、背部板の上方に重ねて、ユニットとして配置されている。そのうち1枚は垂直に、もう1枚は角度をつけて装着されていると考えられる。
 装甲取付け穴の周囲にはゴムが使用されており、取付ボルトとの金属同士の接触を防止している。

10-11

Bomb Racks:
Provision has been made on the underside of FRANK’s wing for the attachment of drop fuel tanks outboard of the 20 mm. wing guns. It is considered probable that one bomb, up to 100 kg. size, may be carried under each wing in place of the jettisonable tanks. One report states that the installation of auxiliary tanks prevents the use of the wing guns; so far this is unconfirmed. Bomb rack release is by electric solenoid.

爆弾懸吊架
 フランクの主翼下面には、20mm翼銃の外側に落下増槽を取り付けるための設備が設けられている。おそらく増槽の代わりに100kgまでの爆弾を各翼に1個搭載できると考えられる。ある報告では、補助タンクの設置により翼銃の使用を妨げるとしているが、現在のところ確認されていない。爆弾の投下は電磁ソレノイドによって行われる。

Miscellaneous:

Oxygen Equipment - FRANK is provided with a three-cylinder oxygen generator located aft of the pilot.

Radio - Crash investigation reveals that this plane carries a “Type 4, Model 1, No. 3” radio set.

その他
 酸素装置 ー フランクは、パイロット後方に3本の酸素発生装置を装備している。

 無線機 ー 墜落機調査により、この飛行機が「4式飛3号無線機1型」を装備していることが明らかになった。

Performane and Characteristics
Drawings
〈以上〉

はじめに
過去記事『〈考察⑧-2〉紫電の性能について』にてあるコメントを頂きました。「誉搭載機の運転制限前後の性能が単純な割り算の3乗根になっているのでは?」という推察です。

一般に、速度を2倍にしたいなら馬力を8倍にしなければならないと言われます。ただし、飛行機の場合は高度による空気密度の変化があるため単純な3乗根の計算では正確な数字は出ません。

そこで、自分なりに誉エンジン搭載機の運転制限前後の性能を推定してみようと思ったのが今回の記事のきっかけです。これからも皆様の感想やコメントをお待ちしております。たいへん励みになります。


基本の計算式
という訳でいろいろと調べてみたところ、航空機の水平速度は以下のような計算で求めることができるようです。(手書きで恐縮ですが、一番見やすいと思ったのでこうしました)
速度計算式
凡例

まずは、堀越・奥宮『零戦』に記載されている雷電の数値を使って計算の練習をしてみます。
IMAG0014
これによると、馬力は高度5450mで1450PS、抗力係数は0.0265、プロペラ効率は0.74で最高速度は314ktという計算となっています。なお、雷電の翼面積は20.05m^2です。また、高度5450mでの空気密度は0.7013kg/m^3とします(ここから拾いました)。

そうすると、
V^3=8813*(1.225/0.7013)*(0.74*1450)/(0.0265*20.05)
      =31088193...
となり、
V=314.43...
というわけで314ktという数字を導き出すことができました。


それじゃあこんな感じで進めていきます。
なお、誉エンジン各型の公称2速性能は以下のようなものとします。
ハ45-11(誉11型) 1440PS@5700m
ハ45-12(誉12型) 1495PS@6550m
ハ45-21(誉21型) 1625PS@6100m

紫電改の性能を推測する
まずは紫電改の性能から。
本機はハ45-11搭載時に高度5600mで321ktを発揮したと仮定したうえで、まずはη/Cxを求めます。
321^3=8813*(1.225/0.689871)*(1440/23.5)*η/Cx
η/Cx≒34.5

このη/Cxを使って、馬力や高度などの条件を変えながら計算していきます。
なお今回はエンジン(プロペラ)を換装して最高速度に変化があってもη/Cxは変わらないものとしています。

ハ45-12装備時
V^3=8813*(1.225/0.620821)*(1495/23.5)*34.5
V≒337kt(624km/h)@6550m

ハ45-21装備時
V^3=8813*(1.225/0.652828)*(1625/23.5)*34.5
V≒340kt(630km/h)@6100m

という訳で、ハ45-12装備時の紫電改は620km/h少々は出せそうです。実際に運転制限下の紫電改試作機が620km/hを発揮したことがあるようですが、この計算結果を見る限り誉12型相当の運転条件であった可能性が高そうです。
一方で運転制限解除後の誉21型搭載機の計算結果は630km/hに留まっています。操縦参考書記載の644km/hという数字はやや過剰とも考えられます。

紫電の性能を推測する
続いて紫電です。
ハ45-11搭載時に高度5900mで315ktを出したと仮定した場合、計算したところη/Cxは約31.5となりました。そのうえで、
ハ45-12装備時は約327kt(606km/h)@6550mという数字が、
ハ45-21装備時は約330kt(611km/h)@6100mという数字が得られました。

以前の記事で紫電の最高速度については325kt(602km/h)というものもあると紹介しましたが、誉12型搭載時の計算結果にかなり近いことが分かります。
なお、運転制限を解除しても紫電の速度は当初の計画値から40km/hほど遅く、しかも運転制限下の紫電改とさして変わらないことが分かります。

疾風の性能を推測する
今度は四式戦闘機「疾風」です。
疾風はハ45-12搭載時に高度6550mで624km/hを発揮したと仮定したうえでη/Cxを計算してみると、約30.9という数字になりました。

そこで、ハ45-21装備時の最高速度を求めてみると、約341kt(632km/h)@6100mとなりました。
疾風試作機が運転制限ではない運転条件で、高度6120mで631km/hを発揮したとされていますから、計算値と実測値とがよく合っているようです。

一方でハ45-11装備時の性能も計算してみると、約322kt(596km/h)@5700mという数字が出てきました。
実は、個人的には疾風にもハ45-11搭載機がいたのではと考えています。なぜなら、陸軍の技術関係者のメモに疾風の最高速度が583km/hとか595km/hなどという数字が見られるからです。どうにも遅すぎるこの速度は、ハ45-11を装備していたからだと考えると辻褄が合うのです。

ところで、乙型試作機が高度6000mで660km/hを出したという原資料不明の話があります。しかし、今回の計算結果では30km/hほど足りません。集合排気管が単排気管になり、プロペラ直径が10cm伸びたところで30km/hの差を埋めることはできるのでしょうか?少し疑問が残ります。

おわりに
これで今回の考察は以上となります。なお今回の計算結果は多くの仮定を含んだあくまで「推測」であってある種の「遊び」の域を出ません。それでもいくつかの示唆を得ることはできるのではないかと思っています。皆さんも今日紹介した計算式を使って遊んでみてはいかがでしょうか。
今回も最後までお読みいただきありがとうございました。

 防衛研究所にある資料『陸空-中央教育補充-26:常陸陸軍飛行部隊 中原常信少尉ノート』内に興味深いメモがあったので紹介します。
 「疾風」の100kgまたは250kgを2発搭載時及び爆弾投棄後の高度1000m、2000m、3000mでの水平最大速度を表していると考えられます。エンジンの運転条件は毎分2900回転、ブーストは+250となっているのでハ45-21ではなくハ45-10系列のエンジンでの性能と思われます。実測数値かどうかは不明ですが、計器速度ではなく真速度となっています。

                1000m  2000m  3000m
100kg*2  504  517  523
250kg*2  474  490  500
 投    棄   517  543  582

 やはり爆弾の空気抵抗というのは相当大きいのでしょう。高度3000mでは80km/h近い速度差が生じています。一方で低高度であれば速度差は比較的小さいようですが。
 それにしても爆撃機の爆弾倉は重要なんだと感じさせます。逆に爆弾を無理くり装備させられた零戦21型なんかは速度も大きく低下するし、重量増で機動性も奪われるし、防弾は何もないしで、敵にとっては良い的だったのだろうと思います。

パイロットの評価

フランク(キ84)はある連合軍佐官パイロットによって飛行され、以下は彼の報告に基づいている。

・コクピットのレイアウトは全般的に満足いくものであり、エンジンと飛行計器は適度によくまとまっている。
・この飛行機は芝の上でのみ飛行した。タキシングと地上ハンドリングは、貧弱なブレーキと回転しづらい尾輪のために、全般的に悪い。直線走行時は尾部が上がってくる傾向もなく、上手くタクシーできる。
・離陸はやや振れる傾向があるも通常である。尾部は容易に持ち上がり、前方視界を向上させる。
・上昇角度は急ではなく、あらゆる点で普通である。操舵力も重くないが、新しいエンジンが装備されたばかりであったのでハイ・パワーでの継続上昇は実施されていない。
・この飛行機の取扱と操作は失速から270マイル(434キロ)までの全ての速度で良好である。昇降舵は全ての速度域で重い方である。補助翼は275マイル(442キロ)までは素晴らしいが、300マイル(483キロ)では非常に重い。方向舵は低速では中立に近い角度のため柔らかいが、300マイルで満足できるものとなる。この飛行機は右翼が重く、左にヨーした。
・トリム・タブが無いので手放し飛行のためにトリムすることができない。しかしながら、飛行中全般的に、横、縦、進路方向の安定性は動的にも静的にも正であると思われる。
・横転、インメルマンや旋回は通常の速度では容易に実施される。しかし、300マイルでの補助翼は良好な機動をするには重すぎる。
・視界はタキシング、離陸、上昇、水平飛行と着陸には悪い。これはコクピット周囲が狭いのと操縦席が後方に位置しているためである。
・アプローチと着陸は良好である。この飛行機は全てのオレオが軟らかく着陸は容易である。
・戦術的なデータは得られなかった。
・全般的にこれは飛行するのに容易な飛行機である。
(1)長所は、
a. 良好な安定性
b. 通常の速度でのバランスのとれ効果的な操作
c. 簡潔なコクピットの配置
d. 良好な離陸、着陸特性
e. 良好な失速特性

(2)短所は、
a. 視界の不足
b. 頭部と足の空間の不足
c. 貧弱なブレーキとラダー・ブレーキの動作
d. 高速時の重い操作

ソース TAIU "Operational JAP Fighters"  Aug/1945 p.35~36


以下原文

PILOT'S EVALUATION
 The FRANK (Ki 84) was flown by an Allied field grade pilot and the following is taken from his report.

 Cockpit layout is, in general, satisfactory, with the engine and flight instrument being fairly well grouped.

 This airplane was flown on sod only. Taxi and ground handling in general is poor due to poor brakes and difficulty in getting tail wheel to castor. It taxies well in a straight line with no tendency for tail to come up.

 Takeoff is normal with little tendency to swing. Tail comes up readily which improves forward vision.

 Climb angle is not steep and is normal in all respects. Control forces are not heavy, however no extended climbs at high power were made due to the fact that a new engine had just been installed in the plane.

 Handling and control of this airplane is good at all speeds from the stall up to 270MPH. Elevators are on the heavy side at all speeds. Ailerons are excellent up to 275MPH; however, at 300MPH they are too heavy. Rudder is mushy at low speed for angles near neutral, although it is satisfactory at 300MPH. The airplane was right wing heavy and yawed to left.

 Due to lack of trim tabs, airplane could not be trimmed for hands-off flight. However, for flying in general, the longitudinal, directional and lateral stability appears to be positive both dynamic and static.

 Rolls, Immelmans and turns are executed with ease at normal speed; however, at 300MPH ailerons are too heavy for good maneuvering.

 Vision is poor for taxing, takeoff, climb, level flight and landing. This is due to narrow cockpit inclosure, and rearward position of pilot's seat in airplane.

 The approach and landing are good. The airplane is easy to land with all oleos being soft.

 No tactical data obtained.

 In general, this is an easy airplane to fly.

(1) Its good features are:
 a. Good stability
 b. Balanced and effective controls at normal speeds.
 c. Simple cockpit arrangement.
 d. Good takeoff and landing qualities.
 e. Good stalling characteristics.

(2) Its poor features are:
 a. Lack of vision
 b. Lack of head and leg room.
 c. Poor brakes and poor rudder brake action.
 d. heavy controls at high speed.

はじめに
 海軍では「誉21型(NK9H)」、陸軍では「ハ45」、統合名称では「ハ45-21」と呼ばれたこのエンジンは非常にコンパクトな形状でありながら離昇2000馬力を達成した「奇跡のエンジン」です。しかしながら数々のトラブルに見舞われ、実戦で2000馬力を発揮したことはほとんどありませんでした。すなわち、100オクタン燃料の使用を前提として開発されたものの日米開戦によって高オクタン価ガソリン安定供給は不可能となったことや(水エタノールで代用)、各気筒に燃料を均等に上手く配分できないなどの技術的トラブル、希少金属の不足やそもそもの日本の工業基盤の弱さなどの要因が合わさって不具合が多発したために、運転制限を課して1800馬力程度まで性能を下げて運用していたのです。誉21型エンジンを搭載した紫電改や疾風は2000馬力エンジン搭載機としては控えめな性能となっているのは、運転制限下で性能が計測されたからなのです。
 ところで、運転制限下の誉21型の性能とはどういったものだったのでしょうか?陸軍と海軍とでは違いがあったのでしょうか?これが今回の私の疑問です。

誉21型の性能
まず誉21型の性能についてです。資料よって数字に差がありますが、主なものを以下に列挙します。

 離昇馬力/回転数/吸気圧       公称馬力/回転数/吸気圧/高度
①   2000/3000/+500            1900/3000/+350/1750m 1700/3000/+350/6400m
②   1990/3000/+500            1860/3000/+350/1750m 1625/3000/+350/6100m
③   1850/3000/+450            1865/3000/+350/1500m 1675/3000/+350/6100m

①と②は紫電改の取説や操縦参考書からのデータで③は中島の疾風データからになります。陸軍機は離昇出力を海軍よりも抑えていたのでしょうか。一方で公称馬力は似たような数値になっています。(なぜ微妙に違うのかは分かりませんが)
もしエンジンが完調であれば高度6000mで紫電改は644km/hを、疾風は660km/hを発揮できるとされています。

運転制限下の紫電、紫電改と疾風の速度性能
しかしながら、前述のとおり誉21型エンジンには運転制限が課され離昇約1800馬力の誉10型シリーズ(陸軍では「ハ45特」)相当まで性能を下げざるを得ませんでした。その結果得られた速度は以下のようなものでした。

紫電11型  570km/h(5600m) や 583km/h(5900m)
紫電改   594km/h(5600m) や 620km/h(6000m)
疾風    624km/h(6550m)

ご覧のように、海軍機は5600m~6000mで、陸軍の疾風は6550mで最高速度を発揮していることが分かります。この高度差はどこからきたのでしょうか。同じエンジンを搭載した機体であっても異なる設計であればこれぐらいの高度差は出ることがあります。ただ、陸軍向けと海軍向けでエンジンのセッティングが異なっている可能性も大いにあります。運転制限下でのエンジン性能はどれくらいだったのでしょうか。

誉10型の性能
運転制限の目安とされた誉11型・12型の性能と、操縦参考書中の運転制限下のハ45の性能を以下に列挙します。

      離昇馬力/回転数/吸気圧      公称馬力/回転数/吸気圧/高度
誉11型  1820/2900/+400     1650/2900/+250/2000m 1440/2900/+250/5700m
誉12型  1825/2900/+400     1670/2900/+250/2400m 1495/2900/+250/6550m
ハ45   1850/3000/+400     1680/2900/+250/2300m 1500/2900/+250/6500m

こう見ると誉12型と運転制限下のハ45の性能は高度性能がかなり似通っています。というのも、以下のように誉21型やハ45と誉12型の過給機は増速比が同じものなのです。

    羽根車直径     増速比
誉11型    320mm  一速:5.47 二速:7.49
誉12型      320mm  一速:5.81 二速:7.95
誉21型      320mm  一速:5.81 二速:7.95
ハ45       320mm  一速:5.81 二速:7.95 

ということは誉21型の運転条件を誉10型と同じ条件まで落とすと、自然と誉12型の性能と類似することになります。誉12型と運転制限下のハ45の性能が似ているのは当然なのです。また疾風の最高速度は誉12型の全開高度である6550mで計測されていることも納得できると思います。
 一方で、紫電や紫電改の最高速度は6000m以下で計測されました。大概の飛行機はエンジンの全開高度付近かその上で最高速度をマークする傾向にあります。そう考えると、これらの最高速度は全開高度が5700mの誉11型を使用したときに発揮されたと考えるとしっくり来ないでしょうか。

紫電改は誉11型を載せていたか
 そこで私は仮説を立てました。すなわち、「紫電や紫電改の最高速度は誉21型の運転条件を誉10型シリーズと同等まで下げた状態で計測されたのではなく、そもそも誉11型を装備していたか、もしくは誉21型の過給機の設定を誉11型と同様にした状態で計測された」のではないでしょうか?一方で疾風は誉21型エンジンの運転条件をそのまま下げた状態で速度の計測を行ったのではないでしょうか。
 一切文書等での裏付けのない勝手な想像に過ぎませんが、皆さんはいかがに思われますでしょうか?


最後までお読みいただきありがとうございました。
ご意見、ご指摘、ご感想等コメント欄にいただけますと幸いです。どうぞ宜しくお願い致します。

↑このページのトップヘ