ハ40 (エンジン)

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ハ40は、第二次世界大戦頃に川崎航空機が製造した航空機液冷倒立V型12気筒エンジンである。三式戦闘機 飛燕に搭載された。

概要[編集]

ドイツダイムラー・ベンツ社で開発されたDB 601ライセンスを、陸軍の指示で1939年昭和14年)に180万円で購入し、ライセンス生産したものである。

ハ40は陸軍でのみ使用され、同様にDB 601を国産化した愛知航空機製のアツタ21型海軍でのみ使用された。

性能向上型として高圧縮比化・高回転化し、水メタノール噴射装置を付加して最大過給圧を上げたハ140がある。

他にDB 605の日本版であるハ240の生産計画もあったが計画倒れに終わった。

変り種としてハ40を延長軸で串型に2つ結合したハ201(水冷倒立V串型24気筒 2350 hp)が実験的につくられキ64に搭載された。

国産化の特徴[編集]

川崎航空機はBMW VI型エンジンのライセンス生産などで水冷エンジンの生産経験が比較的豊富であったが、ハ40の製造では数々の困難に遭遇することになった。

ハ40はDB 601をコピーする際、戦略物資の使用制限と陸軍の指示のためにクランクシャフトの材料からニッケルを外さざるを得ず、表面に微細なヒビが発生する事例があり[1]、強度不足からよく折損事故を起こしたと言われる[2]。これについては初代整備隊長・茂呂豊氏の「新造ハ40のクランクシャフトが、80時間ちょうどで折れたことがあり、信じられなかった」との証言もある。また工作機械の不足やその性能の問題で工作精度をオリジナルに比べて許容公差で1-2桁ほど妥協せざるを得ず、これに起因したクランクシャフトと主コンロッドを接合する軸受(ベアリング)の破損も多発した。更に戦況の悪化がこれらの不良に追い打ちをかけ、当時の日本で標準的だった空冷エンジンとは整備の勝手が違ったこともあり、前線での評判は芳しいものではなく、搭乗員らに「飛ぶと壊れる」さえ言われた。

ハ140はハ40の性能向上型であるが、構造的には圧縮比をあげ、回転数を2500rpmから2750rpmとし1175馬力から1500馬力に向上させ、冷却のために過給器に対しての水メタノール噴射装置を装備しノッキング対策をしたものである。よって基本構造はほぼ同等である[3]。しかし構造的にも材質的にも無理をして圧縮比・回転数を上げたことからハ40以上に困難が続出し、先行型が陸軍審査部に引き渡されたものの実用可能な品質で量産することはできず、このためにハ140の搭載を予定していた三式戦二型の生産が滞り、エンジンを搭載し完成したのは僅か99機[4]。エンジン未装備の「首無し」機体がピーク時の1945年(昭和20年)1月には230機ほども工場内外に並ぶという異常事態となり、応急的にエンジンを空冷式のハ112に換装した五式戦闘機が産まれることになった。なお、ハ140は終戦時まで改良が続けられており、専用のターボチャージャーや2段のスーパーチャージャーの開発も進められていたとされるが、いずれも実用化には遠い段階であった[5]

以上のように工作技術、材料共に問題を抱え、ドイツとの連絡が途絶えた当時の日本では、先進的な工業技術を要求されるDB601の生産は手に余るものとなった。

主に問題となった部位[編集]

クランクシャフト
上記のようなニッケルの使用制限と言う材質的問題の他、熱処理不良による強度の不足も発生した。実はドイツのダイムラー・ベンツでもニッケルを使用しないクローム・モリブデン鋼を用い表面を窒素鋼として対策していたのであるが、基礎的な冶金技術の低い日本では容易には追従できなかった[6]
軸受
軸受に使われるメタルベアリングの表面処理の公差が本来要求されるものより10倍程度悪く、軸受がよく焼き付きを起した。これはオリジナルでは機械研磨していたのに対し、ハ40では工員がやすりがけを行っていたためだと言われている。またベアリングに使われていたケルメットメタルの品質が安定していなかったことも不良の原因となった[5]
燃料噴射装置
戦争によりドイツからの工作機械が入手不能となったため、噴射ノズルの精度が出ず、検査合格率はわずか5%であった。また、燃料に高圧がかかることによる流路からの漏洩や管の破裂といった問題にも悩まされた。なお、燃料噴射装置自体はオリジナルを生産していたボッシュ社がライセンス生産を認めなかったため[7]三菱で生産されたものを改造して使用していた[8][* 1]。三菱は空冷14気筒の火星二一型以降で燃料噴射装置を採用しており、特に信頼性に問題はなかった。ハ40やアツタでのトラブルは、両エンジンがガソリン直噴エンジンである事から、燃料噴射装置にもより高精度が求められたからであり、当時の日本の技術レベルに余るものであったとされる。
潤滑系統
潤滑にはポンプとオイルタンクを使用するドライサンプ方式が採用されていたが、正常に機能すればメリットが多い反面、その構造は複雑で製造工程数は多くなった。

また当時の日本製航空機用エンジン一般に言えることだが、官給品であった点火栓の不良もエンジンの性能を下げていたと報告されている[5]


主要諸元[編集]

※使用単位についてはWikipedia:ウィキプロジェクト 航空/物理単位も参照

ハ40[編集]

ハ140[編集]

  • 形式: 液冷倒立V型12気筒
  • ボア×ストローク: 150 mm×160 mm [9]
  • 排気量: 33.9 L [9]
  • 全長: 2008 mm
  • 全幅: 739 mm
  • 乾燥重量: 730 kg
  • 出力: 1500 hp/2750 rpm/+280mm/Hg(離昇)[9]、1250 hp/2650 rpm/5700 m(公称)

※ ただし 碇 (2006) では、ハ140の離昇出力を1350馬力としている。

ハ201[編集]

  • 形式: 液冷倒立V型12気筒 2基を串型連結延長軸駆動
  • ボア×ストローク: 150 mm×160 mm
  • 排気量: 33.9 L x2
  • 出力: 2350 hp/2500 rpm(離昇)、2200 hp/2400 rpm/3900 m(公称)

脚注[編集]

  1. ^ なお、渡辺によれば海軍のアツタではボッシュ社に無断でコピー品を生産していたとのことである。

出典[編集]

  1. ^ 渡辺 2006, pp. 156-157.
  2. ^ 渡辺 2006, p. 150.
  3. ^ 渡辺 2006, p. 219.
  4. ^ 渡辺 2006, p. 342.
  5. ^ a b c A.T.I.G. REPORT No.39 1945年Icons-mini-file acrobat.gif - サイト『WWII Aircraft Performance』内よりリンク。
  6. ^ 渡辺 2006, p. 157.
  7. ^ 渡辺 2006, p. 46.
  8. ^ 渡辺 2006, pp. 47-48.
  9. ^ a b c d e f g 碇 2006, p. 276.

参考文献[編集]

  • 歴史群像 太平洋戦史シーリズ56 大戦末期航空決戦兵器 橘花、火龍、秋水、キ74……幻のつばさ2』(学習研究社、2006年) ISBN 4-05-604536-4
古峰文三「ダイムラーベンツ「DB601」発動機と日本陸海軍」 p136~p147
  • 世界の傑作機 No.17 陸軍3式戦闘機「飛燕」』(文林堂、1989年) ISBN 4-89319-014-8
小口富夫「ダイムラー・ベンツ DB601の国産化」 p44~p46
  • 鈴木孝『エンジンのロマン 発想の展開と育成の苦闘』(三樹書房、2002年) ISBN 4-89522-287-X
  • 渡辺洋二『未知の剣 陸軍テストパイロットの戦場』(文春文庫、2000年) ISBN 4-16-724912-X
  • 土井, 武夫 (1999), “三式戦/五式戦の設計と開発”, 飛燕・五式戦 / 九九双軽, 図解・軍用機シリーズ, 2, 光人社, ISBN 4-7698-0911-5 
  • 碇, 義朗 (2006), 戦闘機「飛燕」技術開発の戦い 日本唯一の液例傑作機, ISBN 4-7698-2137-9  - 1977年 廣済堂出版より刊行された『戦闘機 飛燕』の加筆修正・文庫版。1976年に「東京タイムズ」連載。
  • 渡辺, 洋二 (2006), 液冷戦闘機「飛燕」 日独合体の銀翼, ISBN 4-16-724914-6  - 朝日ソノラマ 1998 『液冷戦闘機「飛燕」』 の加筆・改正・文庫版。なお、それより更に以前に、サンケイ出版 1983年『「飛燕」苦闘の三式戦闘機』としても出版されている。

関連項目[編集]