零戦の性能どうやって決まった？ 日米のエンジン差が影響 厳しい設計の背景

• 2021.04.13
• 安藤昌季（乗りものライター）

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国産戦闘機で最も多く製造された旧日本海軍の零式艦上戦闘機（零戦）は、高い性能などから長い期間にわたり使われましたが、性能はどのようにして決まったのでしようか。当時の日米の戦闘機事情から背景を探ります。

零戦のエンジンを最初から「金星」にしたら？

　極論すると、零戦は当初から低出力なエンジンを補うために、機体設計で何とかするしかなかったといえるでしょう。ただ、一方で零戦の設計を語るうえにおいて「高出力の金星発動機を搭載すれば高性能になったのではないか」という指摘もあります。

　これは本当でしょうか。1939（昭和14）年10月に金星エンジンを搭載した零戦が計画されましたが、三菱側は局地戦闘機「雷電」の開発で余力がないと断っています。この時に「雷電」を他社が手掛けていれば、高性能な戦闘機が得られたのでしょうか。

　三菱も、一回は「金星」エンジン搭載零戦の開発を断ったものの、太平洋戦争末期に性能的な限界を迎えていた零戦を改良すべく、エンジンを「栄」から「金星」に換装した零戦五四型を生み出しています。零戦五四型は、換装後に重量が180kg増加していますが、エンジン本体の重量増加分は104kgのため、それ以外で76kg増えていることになります。

　これを踏まえると、零戦の初期型である二一型で、搭載エンジンを「栄」一二型から同時期に量産されていた「金星」四〇型に変えた場合では発動機で20kg増え、20＋76＝96kgは重くなると推測されます。

「金星」四〇型を搭載した零戦は、96kg増えるなら自重は1848kg程度となり、零戦二一型の1754kgより重くなります。エンジンを「栄」一二型から同二一型へ換装した零戦二二型（1863kg）と大差ない重量である一方、出力は「金星」四〇型は1060馬力であるのに対し、実際に零戦二二型が搭載した「栄」二一型は1130馬力で大差ないため、「金星」四〇方に換装したとしても性能向上は微妙でしょう。

　なお、海軍は「栄を金星とすれば航続力が20％低下する」と試算しており、史実のような大滞空時間を活かした活躍も難しかったと思われます。

　より出力を向上した「金星」五〇型（1300馬力）なら性能向上が見込めますが、これは太平洋戦争中盤以降の登場で、実際に搭載した九九式艦上爆撃機二二型は、1943（昭和18）年1月の登場です。零戦が圧倒されたアメリカ海軍のF6F「ヘルキャット」艦上戦闘機は、この頃には実用化されており、勝ち目がありません。つまり、「金星」エンジンへの換装は無意味と考えられます。

　零戦でやや残念なのは、設計側が想定した三菱製エンジンである「瑞星」一三型を、「栄」ではなく性能向上型の「瑞星」二一型に換装できなかったことです。「瑞星」エンジンを搭載した零戦は出力875馬力ながら、機体下部に膨らみがないなど、空力的に「栄」搭載零戦より優れていたからか、ほぼ同じ性能を発揮したとされています。

「瑞星」二一型エンジンは、出力1080馬力で1段2速過給機も装備し、史実の「栄」一二型より出力も高空性能も上でした。この発動機はトラブルを起こしつつも、1940（昭和15）年より量産に移行しましたから、「瑞星」二一型へのエンジン換装が実現し、かつトラブルも少なければ、史実よりやや高性能な零戦二一型が、開戦後すぐに登場したかもしれません。

【了】