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。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。

概要[編集]

ドイツダイムラー・ベンツで開発されたダイムラー・ベンツ DB 601ライセンスを、陸軍の指示で1939年昭和14年)にライセンス権を購入して生産されたものである。

1935年(昭和10年)頃、両軍はDB 600の使用を考えライセンス生産を決意。その供給については海軍は愛知飛行機、陸軍は川崎航空機が担当する予定であった。だが、両軍の協議の末、愛知が生産を一手に引き受けることで合意し、ライセンス権の取得交渉は愛知に一本化された。そのため、この時点では陸軍も愛知製のものを使用する予定でいた。ところが、日本がハインケル社のHe 118急降下爆撃機を購入したことが交渉に支障をきたすこととなった。DB 600を契約締結前に間接的に入手したことに対して、ダイムラー・ベンツ社は日本側に不信を抱き、この結果、ベンツ社からライセンス権の条件変更を突きつけられてしまうこととなった。このため、交渉は難航したものの、ドイツ航空省の仲介により、契約は成立。問題は解決したかと思われた。 ところが、交渉期間中にDB 600の発展型となるDB 601が開発され、そちらのほうが高性能であったため、DB 601を生産する計画に変更した。だが、ベンツ社はライセンスの対象はDB 600のみでDB 601の生産は含まれていないとし、DB 601の生産には新たな契約が必要であるという内容を掲示とした。また、日中戦争の影響で軍用機の生産量が増大し、愛知の生産設備状況を検討した結果、当初の計画である愛知一社で両軍に供給するというのが困難であると判断した。そこで陸軍は液冷エンジンの生産経験を持つ川崎に陸軍の分を生産させようと考え、陸軍は急遽川崎にDB 601のライセンス生産を取得するように命じたのであった。

俗説として、両軍の仲が悪かったがゆえに別々で生産したと言われているが、生産を担当する企業が増えた結果、ライセンス生産権を獲得する企業がその分増えただけである。むしろ、軍部側が生産を担当する愛知の生産能力を正しく認識していなかったことが原因で混乱を招いただけである。

国産化について[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液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。

主に問題となった部位[編集]

クランクシャフト
ハ40はDB 601をライセンス生産する際、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。当のドイツのダイムラー・ベンツ社もニッケルを使用しないクローム・モリブデン鋼を用いたが、表面を窒化処理をしてこの問題の対策をしていたが、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[3]
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、工員がやすりがけで調整するのが主体であっ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[4]。この結果、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。
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がライセンス生産を認めなかったため[5]三菱で生産されたものを改造して使用していた[6][* 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。

その他[編集]

戦況の悪化で品質悪化が起こり、これらの不良に追い打ちをかけていった。また、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、メーカーの支援や補修部品の調達が容易な本土では何とか対処しつつ運用していたが、それができない前線で は、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。

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[4]
他にも陸軍用のDB 601の生産は川崎が担当することになったものの、1939年時点では、陸軍は愛知からDB 601の供給ができなくなった場合に備えて川崎に生産を命じただけであり、川崎も大量生産するという計画はあっても、いつ実行に移すかは未定であった。ところが、川崎が設計したDB 601搭載の試作機キ61(後の三式戦)が(当時としては)高性能を発揮し、これに目を付けた陸軍は1942年に川崎に対してキ61の採用が内定したことを伝え、同時に生産を始めるよう命じた。制式採用が確定したのは1943年だが、実質的な生産は1942年からであった。そんな中、一番驚いたのは川崎側であった。1942年頃の川崎はハ40を試作機用のエンジンとしていくつか作るものの、大量生産はまだ先の話という認識であった。また、キ61の採用も想定していなかったわけではないが、当初はキ60の試験結果をキ61に反映させる予定であり、少なくとも、キ61が最初の試験で好成績を収め、即採用されることは想定していなかった[7]。それでも陸軍から要請に従い、急きょ生産ラインを構築し生産を始めたものの、大量生産するための準備は行われていないに等しかったことが生産量に影響した。機体のほうはある程度安定的に生産できたものの、エンジンのほうはエンジン自体の複雑さもさることながら準備不足(並びに資源不足)が影響し安定的な生産ができなかったうえ、クランクシャフトを筆頭とする品質面の問題に対処しながらの生産であったため、供給量がなかなか伸びなかった。

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。また、エンジンの複雑さより生産に起因する問題がエンジン不調の遠因となってしまった面もある。そのうえ、液冷エンジンに精通した整備員不足という整備面の問題もハ40の評価を下げる一因となってしまっている。

派生型[編集]

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。
これはハ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2,500rpmから2,750rpmとし1,175馬力から1,500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り、基本構造はほぼ同等である[8]。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。そのため、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[9]。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った。 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[4]

他にダイムラー・ベンツ 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。また、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 2,350 hp)が実験的につくられキ64に搭載された。

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 [10]
  • 排気量: 33.9 L [10]
  • 全長: 2,008 mm
  • 全幅: 739 mm
  • 乾燥重量: 730 kg
  • 出力: 1,500 hp/2,750 rpm/+280mm/Hg(離昇)[10]、1,250 hp/2,650 rpm/5,700 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: 2,350 hp/2,500 rpm(離昇)、2,200 hp/2,400 rpm/3,900 m(公称)

現存するハ40[編集]

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. 157.
  4. ^ 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。
  5. ^ 渡辺 2006, p. 46.
  6. ^ 渡辺 2006, pp. 47-48.
  7. ^ 土井 1999, pp. 98-99.
  8. ^ 渡辺 2006, p. 219.
  9. ^ 渡辺 2006, p. 342.
  10. ^ 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]