ゼロ戦に用いられた技術には海外で開発されたものは少なくない。プロペラは米国ハミルトンスタンダード社からライセンスを受けたものだった。


 太平洋戦争で活躍したゼロ戦は、三菱重工業が開発し製造したものだったが、実は外国の技術がかなり使用されていた。

 当時の日本は航空技術で急速に力をつけており、海外の戦闘機に対抗できる機体を自力で作れるようになったところだった。しかし、ありとあらゆる搭載機器や部品を国産技術で作り上げるまでにはまだ至っていなかった。

 例えば、機関砲はスイスのエリコン社のものをライセンス生産、その機関砲の狙いを定める照準機はドイツのオイゲエ社のものをコピー。無線方位測定装置は米国のフェアチャイルドのものをコピーといった感じであった。

 エンジンは日本で設計したものだったものの、米国のプラットアンドホイットニー社製エンジンの影響を受けていた。

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日米開戦直前まで米国から技術指導受ける

 ゼロ戦のエンジンを製造していた中島飛行機多摩製作所では、昭和16(1941)年の秋までプラットアンドホイットニー社の技術者が技術指導をしていたという耳を疑う話を聞いたことがある。

 ゼロ戦で採用された国産独自技術として知られる超々ジュラルミン(ESD)は、米国が同等の「7075」の開発をするのに7年ほど先行していた。

 しかし、主翼の桁に限定された超々ジュラルミンよりも幅広く用いられた超ジュラルミン「2024(当時の呼称は24S)」は、米国のアルコア社で開発されたものだった。

 そして、ゼロ戦のプロぺラは、米国のハミルトンスタンダード社が開発したものを住友金属がライセンス生産していた。なお、戦前、戦中にプロペラを製造していた住友金属の航空機部門は戦後になって住友精密工業として独立している。

 同社は現在でも航空機の脚やジェットエンジンのオイルクーラー用熱交換器を製造し、海外の航空サプライヤーと対等に戦える航空部品メーカーとして知られる。

 正確に言うと、ハミルトンスタンダード社の技術はプロペラそのものではなく、プロペラの可変ピッチ機構であった。

 これは、プロペラの角度を変更する機構で、飛行機のスピードや飛行状況に応じ最も効率の良い角度にすることができ、飛行性能や燃費の向上を可能にするものである。

 同じ出力でプロペラの角度を回転面に対して小さくすると加速が良くなるがエンジンの回転数が上がる。反対に角度を大きくすると加速が悪くなるが回転数が下がり燃費が良くなる。

 離陸時は加速が必要なので、エンジンの出力を大きくするとともにピッチ角を小さくして加速力を高め、巡航時にはピッチ角を大きくして回転数を落とし燃費を良くする。

ピッチ角変更で性能を高めていたゼロ戦

 最大速力が出るのはエンジンを最大の回転数にして、ピッチ角を小さくした時であるが、戦闘機の場合、戦闘時にこのように設定して高速、高加速が可能な状態で戦った(その場合、もちろん燃費は悪くなる)。

 当初の可変ピッチ機構は手動でピッチ角を2段階に切り替えられるようになっていたが、その後、エンジンの出力に応じて最適なピッチ角に自動調整し、エンジンの回転数を一定にする定速プロペラが現れた。

 ちなみに定速プロペラでも一定の範囲でピッチ角のマニュアル調整ができた。戦闘機では巡航時にピッチ角を上げ、空戦時にピッチ角を下げるなどの調整をパイロットが行っていた。

 定速プロペラは航空機の性能を大幅に高めた。例えば、上昇力は2段可変ピッチプロペラへの交換で数十%、定速プロペラへの交換でさらに数十%という具合に向上した。

 可変ピッチ機構は必須のものとして1930年代に世界中で採用され、第2次世界大戦時には可変ピッチ機構による定速プロペラが軍用機の標準装備になった。

 他の企業も可変ピッチ機構を開発したが、ハミルトンスタンダード社のものが最も優れていたらしく、米国に限らず世界中で用いられた。当時の航空機のプロペラにはハミルトンスタンダード社のロゴが入っているものをよく見る。

プロペラに貼られたハミルトンスタンダードのロゴ


 日本でも1930年代に住友金属と日本楽器(現ヤマハ発動機)によって、ハミルトンスタンダード社開発の可変ピッチ機構を搭載したプロペラのライセンス生産が始まった。

 前述のとおり、海軍向けプロペラを担当した住友金属製のハミルトン式定速プロペラがゼロ戦にも搭載された。

 さすがにゼロ戦のプロペラに敵国企業であるハミルトンスタンダード社のロゴは入れられなかったが、太平洋戦争を通しハミルトンスタンダード方式の可変ピッチ機構を組み込んだプロペラを使い続けた。

 性能のすべてが定速プロペラによって生み出されるわけではないが、ゼロ戦の高性能が一定程度は米国の技術に頼っていたのは皮肉なことである。

日米で同じ技術を使っていた戦闘機

 ゼロ戦の敵だったグラマン「F4F」や「F6F」のような米国の戦闘機もハミルトンスタンダードの可変ピッチ機構を組み込んだプロペラを使用していたので、同じ技術を使った戦闘機同士が戦っていたことになる。

太平洋戦争中、ゼロ戦と戦ったグラマンF6F戦闘機。よくみるとプロペラ上にハミルトンスタンダードの赤い楕円のロゴが見える。


 このハミルトンスタンダード社は合併を繰り返し、現在ではUTCエアロスペースシステムズ社になっているが、ロシアにハミルトンスタンダードの名を残したハミルトンスタンダードナウカ社という合弁会社を持つ。同社は三菱航空機の「MRJ」の部品を作っている。

 ハミルトンスタンダードナウカ社は2次下請けにあたるため、日本の航空関係者でもMRJの部品がロシアでも作られていることを知る人は少ない。

 ハミルトンスタンダードナウカ社がMRJ向けに生産しているのは、ECSと呼ばれる旅客機のエアコンシステムの構成部品で、プレクーラーと呼ばれるものである。

 インコネルという耐熱合金の熱交換器コアとそれを覆うインコネル製のハウジングで構成される。ハウジングのパネルはイスラエル製とのことで、ずいぶん意外な国にサプライチェーンが広がっているものである。

ハミルトンスタンダードナウカ社製のMRJ用ECSプレクーラー


 旅客機のエアコンは家庭用のエアコンと違い、温度だけではなく気圧もコントロールする。旅客機は高度1万メートル以上を飛ぶが、高度1万メートルでは気温はマイナス50度、気圧は地上の4分の1である。

 そんな環境では死ぬほど寒いどころか本当に死んでしまうので、客室内を地上の近い気温と気圧にしなければならない。それをECSが担っている。

 8月12日に与圧系統が故障したという表示が出たため、乗客が酸素マスクをつけなければならなくなり、全日空機が緊急着陸したトラブルがあった。これはECSの配管が破損したことによるとのことで、ECSの役割の重要さを如実に示す出来事であったと言える。

快適なB-29と凍える日本軍戦闘機

 ちなみに、ECSによりこれまでにない性能を発揮した軍用機は「B-29」である。日本軍の戦闘機パイロットは分厚い電熱線入りの飛行服を着て、酸素マスクを付けてなんとか高度1万メートルの厳しい環境に耐えていた。

 一方、ECSを備えたB-29の機内は快適な気温と気圧が維持されており、乗員の負担なく高高度を飛行できた。

 ECSを備えた旅客機は第2次世界大戦が始まる少し前から存在したが、本格的に普及したのは戦後である。ECSは高度1万メートル以上を飛行するジェット旅客機には必須装備になっている。

 航空機の大型化やジェット化により、ハミルトンスタンダード社の可変ピッチプロペラは以前のように用いられなくなったが、ECSのような他の航空機用機器を生産することで、同社は航空機部品メーカー大手として生き残った。

 現在の旅客機に搭載されているECSは、ジェットエンジンから取り出した高温、高圧の空気を、流量を調整しつつマイナス50度にもなる外気で冷やすことで、ちょうどよい温度と気圧の空気を作り出す。

 ジェットエンジンは燃焼室の前に空気を圧縮する圧縮機があるが、燃焼室手前でECSに導く空気を取り出す。

 この空気は摂氏400度を超えアルミ合金も溶かしてしまうので、最初にプレクーラーと呼ばれる耐熱合金でできた熱交換器で冷却し、2次熱交換器でさらに冷却し客室に導く空気を作る(正確にはこれに複数の熱交換器や水分離機などが加わり複雑である)。

ジェット旅客機のECSが搭載されている部分。緑色の円で囲った部分の内部にECSが搭載されている。水色の矢印は冷却用外気の取り入れ口、黄色い矢印は外気の排出口。


 ECSの熱交換器コアは冷たい空気と温かい空気が流れる流路が交互に重なり合った構造をしており、金属の壁を通して熱が伝わり、冷たい方が温まり、温かい方が冷える。平たい金属板と各波板を重ねてロウづけして製造され、見た目は四角い穴が無数に空いた直方体である。

 ハミルトンスタンダードナウカ社では、熱交換器コアをロウづけするための真空炉やハウジングを溶接する設備を備えるが、ロシア国外でも通用するロウづけと溶接の技術が売りである。

 MRJには前述の耐熱合金で製造されるプレクーラーを供給するが、インコネルのように1300度を超える融点の金属を溶接するのは、誰でもできる技術でないことは想像できよう。

 旧ハミルトンスタンダード社からの技術支援はあったはずだが、現在はロシア人主体に運営される。

世界最先端の航空機に採用されている熱交換器

 同社の熱交換器はロシア製旅客機だけでなくボーイング、エアバス、エンブラエル、ボンバルディア、三菱航空機などの旅客機に搭載され、採用機種はボーイングの最新鋭機「787」、世界最大のエアバス「A380」などの花形の機種である。

ハミルトンスタンダードナウカ社で製造されたECS用熱交換器コア。熱い空気が流れる流路と冷たい空気が流れる流路が交互に重なる。ボーイング787用のもの。


 ECS用熱交換器においてハミルトンスタンダードナウカ社は最大手と言ってよい。

 ハミルトンスタンダードナウカ社は、ロシアにも技術、品質の要求が厳しい航空産業で世界大手として活躍できる企業が現れていることを示すように見える。しかし、実際にはロシアの製造業全体が高度な製品を作れているわけではない。

 現在でも溶接が下手で車のボディが左右非対称になっていたり、自称精密加工メーカーが窓を開けて機械加工をしていたりと、世界の常識から見ると後進性を見せつけられることも少なくない。

 ハミルトンスタンダードナウカ社にしても、材料は海外から輸入しているものが多いようだが、これはロシアでは質の良い素材を製造できるメーカーが少ないことを意味する。

 多くの遅れた企業の中に、少数の優れた企業が育ちつつあるというのがロシアの製造業の実態である。

 こうした実態を踏まえると、読み取るべきはロシアの製造業の発展ということではない。

 むしろ、優れたメーカーがまだ少数にとどまるロシアで、育つ可能性のある企業を見つけ出し、ボーイング社やエアバス社のサプライヤーになるまで育てたUTCアエロスペースシステムズ社の情報力や、他の文化に属する海外企業を使いこなす能力こそ注目すべきである。

 UTCアエロスペース社に限らず、ボーイング社がロシアのチタンメーカーVSMPO-Avisma社をうまく活用していたり、アルコアがロシアの展伸材メーカーを買収し比較的低価格のアルミ合金を製造していたりと、米国の航空産業がロシアで使える企業を見つけ出し、うまく利用している例はほかにもある。

米国の技術に頼る日本の航空機

 米国の航空産業が、海外の企業をうまく使う例はロシアに限ったことではない。思えば、日本で航空機を製造する重工各社にしても、ボーイング社の海外サプライヤー戦略の中で、うまく活用されている存在である。

 MRJはそこから抜け出す希望となるプロジェクトであるが、乱暴に言えば6割を頼る海外サプライヤーは米国の航空産業が育ててきたようなものなので、米国の航空産業にある程度は依存しなければならないことに変わりない。

 確かに、ハミルトンスタンダードナウカ社はロシアでMRJの部品を作っているが、同社からの調達を決めたのはUTCアエロスペースシステムズ社で、育てたのも同社である。

 MRJの部品がロシアで作られるようになったのは、ECSの大手であるUTCアエロスペースシステムズ社に発注をしたら、UTCアエロスペースシステムズ社がロシアをうまく使っていた結果である。

 一見、独自の航空産業を持っていたかに見える戦前の日本も、プロペラのような重要技術を海外に頼っていた。そのプロペラを開発した米国企業がロシアでサプライヤーを育てMRJの部品を作っている。

 これは、戦前も、戦中も、戦後も日本の航空産業は米国に大きく依存しているということを示すものであり、残念であり悔しいことである。

筆者:渡邊 光太郎