「96式空1号無線電話機と海外機材」 帝国海軍が96式空1号無線電話機を導入したのは1936年(昭和11年)であるが、既に概観した様に、この時期、諸外国の航空機用無線電話機の殆どは構成受信機が一時代前の再生式やストレート方式であり、又変調方式も格子変調のものが多かった。1940年(昭和15年)以降になり、米国陸海軍はコマンドセットを導入し旧来の装置は刷新され、受信機はスーパーヘテロダイン方式となった。これら装置の特色は送信機が何れも自励発振・電力増幅方式であること、また、受信機は同調可変方式で、外部からの同調補正機能を備えていることである。当時、欧米各国の無線技術は我が国のそれと比べ大分進んだものであったが、それでも、短波帯に於ける周波数の安定は未だ完全なものではなかった。このため、送信機の発振及び受信機の局部発振が自励式無線装置の場合、運用周波数の微変動は不可避であり、受信機側での同調補整はどうしても必要であった。 一方、帝国海軍が開発した96式空1号無線電話機は送受信機が水晶制御方式で、周波数の変動とは無縁であり、また、変調も陽極変調方式であり、その構成は諸外国の送受信機と比べ一歩先んじていた。とは云え、この時期、我が国の技術では戦闘機用無線装置の自励発振周波数を実用範囲に安定させることは非常に難しく、このため、水晶制御方式以外に選択の余地が無かったことも事実である。 しかし、何れにせよ、当時96式空1号無線電話機が優れた無線電話装置であったことは間違いなく、評価試験の結果もそれを裏付けている。惜しむらくは、本装置の送受信切替がブレークイン・プレストーク方式ではなかった事である。もし、96式空1号無線電話機がこの方式を採用していれば、本機は各国の短波用機材と比べ、遙かに使い勝手のよい戦闘機用無線電話機となっていた筈である。 1942年(昭和17年)になると各国でVHF式の無線電話機が開発され、特に欧州では局地戦闘に適した本式の無線電話機が主流となった。しかし、VHFの伝播は見通内に限られるため通信範囲は限定的である。このため、作戦範囲が欧州の戦いに比べ遙かに広域な太平洋地域にあっては、無線電話機の運用状況は若干異なったもので、この地域で戦った米国陸海軍戦闘機は引き続きSCR-274-NやARC-5等の短波帯機材を主無線電話装置として活用し、VHF装置は補助的なものであった。 他方、帝国海軍は1938年(昭和13年)に30-50MHz帯を使用したVHF式編隊内無線電話機を導入し、陸軍もこれに続いた。しかし、戦闘機用無線電話機については陸海軍共に遠達性に優れた短波帯に固守し、大戦終了までVHF帯機材を導入することは無かった。「機上雑音」 性能評価試験や構成調査及び、各国の戦闘機用無線機材を概観して、96式空1号無線電話機が諸外国の短波用無線電話機と比較して、勝るとも、決して劣る装置ではなかったことが分かる。しかし、帝国陸海軍の航空機は機上雑音が大きく、本無線電話機に限らず搭載された無線装置は大きな影響を受けることになった。機上雑音の主たるものはエンジン点火系及び、ボンディング不良により機体から発生するものに大別出来るが、特に点火系パルス雑音は強力で、整備不良により本電装系の遮蔽(シールド)に不備があれば、受信機は全く受信不能となる。しかし、これら機上雑音の問題は軍、民間航空機に共通したもので、当時その除去、抑圧技術は既に確立したものであった。エンジン点火系雑音 機体より発する最も強力な雑音発生源はエンジンの点火系を構成する磁石発電機・二次電線・収束電線・点火栓電線・点火栓等である。これらよりの雑音発生を防ぐため、磁石発電機、点火栓には厳重に電磁シールド及びアースが施され、また、接線には多重のシールド外被にボンディングを施した耐圧ケーブルが使用された。 航空機に搭載される無線装置は、自動車とカーラジオの関係と同一である。自動車のエンジン点火系は厳重にシールドされ、カーラジオの受信に影響を及ぼさないが、この電磁シールド技術は戦前に確立されたもので、特別なものではない。 一昔前、信号待ちで停車中、横に整備不良のカブが止まると、点火系より発する「ビー」と云う強力な雑音により、放送の受信が全く不能になる事がよくあった。この輻射雑音は強力で、しばしばテレビにも混入し、雑音と共に画面には横縞が何本も入ることがあった。カーラジオで受信する放送波は、無線通信で受信する信号に比べ比較にならぬほど強力であるが、カブの様な単気筒の小型オートバイが発する点火系ノイズによっても簡単に抑圧され、受信不能の状態に陥る。このようなノイズが整備不良により多気筒の航空機エンジンより発生すれば、当然の事として信号の受信は不可能となる。 航空機のエンジン点火系に関わる電磁シールドについては、自動車のエンジンと同様に、戦前期には確立していた一般的技術である。然し多気筒エンジンが発する雑音の発生源は発見が難しく、また、その対策はシールド各部の固定やネジの締付、ボンディング等根気の要る作業の繰返しであり、整備員にとっては大きな負担となる。このため、何らかの理由により本作業が徹底されない場合、点火系より発する雑音を完全に封込る事が出来ず、受信に支障を来すことになる。ボンディング不良 ボンディングとは、機体の接合部を導線で接続し、接合不良により発生する機体各部の電位差を解消し、電気的に一つの導体とすることである。機体を構成する金属材料は軽合金のジュラルミンであり、本素材は非常に酸化し易く、このため、接合部分は暫し電気的に絶縁状態となり、この間に渦電流が発生し電位差が生ずる。飛行中機体の歪みにより絶縁状態であった接続部分が接触すると、電位差によりスパークが発生し雑音となり、また、接地型空中線を使用した送信機の場合、接地容量の変化により、空中線系のインピーダンスが変化し、同調が狂うことにもなる。 機体雑音を防ぐ手立ては各部に丁重に施すボンディングであり、この技術・作業は金属製航空機の製造に関わる一般的なもので、点火系雑音の遮断技術と同様に戦前には当然確立していた。しかし、製造過程でこのボンディング作業に手抜きがあれば、この種の雑音は防ぎようが無い。事実、帝国陸海軍航空機の多くが製造過程の手抜き、監督の不行届等によりこの問題を抱えていた。 大戦後期となり、戦況が防戦一方になると、侵入する敵機の迎撃が戦闘機の主たる任務となり、上空にある戦闘機との電話連絡が重要となった。この期に及んで、無線電話不振の主原因である機体雑音の抑圧が大きな問題となり、実働部隊では点火系と併せ、ボンディングに関わる各部の補修、追加作業を行い、その改善に努めた。「民間航空に於ける無線通信」 1939年(昭和14年)の8月〜10月にかけ毎日新聞社は「ニッポン号」による世界一周飛行を敢行したが、この飛行では、各地の無線局との交信による気象・航路情報の入手がその成功に大きく寄与した。本機は海軍より払下げを受けた96式陸上攻撃機21型であったが、飛行に際しては、機上雑音を完全に除去をするため、点火系電磁シールドの徹底や、ボンディングの補強工事が行われた。 しかし、「ニッポン号」は例外ではなく、当時我が国の民間航空会社は大陸・南洋を含む多くの航路を有しており、その運用管理は無線通信により維持され、南洋航路には海軍の97式飛行艇の民間型も使用されていた。昭和17年発行の「無線と実験」(第29巻・第9号)に掲載された本艇の通信士桑原一郎氏へのインタビュー記事「海洋飛行と無線通信」には、経由各基地局と気象、波浪等に関わる頻繁な通信と方向探知機の使用が述べられているが、機上雑音については「苦にならない程度」と記されている。 この時代、民間航空会社に於いては機上雑音の対策は十分実施され、機上無線機の運用に大きな支障はなかった。しかし、陸海軍の航空部隊にあっては軍機構の弊害であるセクト主義、責任の転嫁、意欲の欠如等々により、その対策・作業は徹底を欠き、結果、雑音の除去、封込は完全でないことが多かったと考えられる。 なお、参考資料として日本無線史第九巻・陸軍無線史に収録された「飛行機に影響を及ぼす飛行機発生雑音の研究」と題された表の抜粋他を追加資料の項に掲示した。「機上用無線装置とアース」 機上に於ける空中線の展開は制約があるため、空中線には接地型を使用する場合が多い。本空中線の同調は通常1/4波長であり、零戦に搭載された96式空1号無線電話機の空中線もこの形態である。この場合、送信機の空中線同調回路は空中線、タンク同調回路、延長線輪、機体アースにより構成されるが、何らかの理由により構成回路に問題が発生すると同調が狂い、給電が不能となる。特に飛行中ボンディング不良により引き起こされるインピーダンスの変化は空中線同調回路に大きな影響を与え、機上用送信機にとりアースは非常に重要である。 一方、受信機とアースの関係は送信機のそれとは大分異なったものである。受信機の場合空中線は入力回路を構成するが、直接同調回路は構成せず、また、アース回路は自己完結型となっている。このため、受信機の場合外部アースは受信機筐体のシールド効果の向上を目的として使用されることが多い。本効果により、周囲の強力な信号が直接中間周波段や検波段に飛込む事を防ぎ、また、局部発振や再生・オートダイン検波回路が発する信号を筐体内に閉じ込め、外部への輻射を防止・軽減することが出来る。しかし、当然ではあるが、アースによるシールド効果の増強は、空中線系や電源系より取込まれる雑音に対しては特段の抑止効果を持たず、問題の解決にはならない。 なお、零戦に搭載された96式空1号無線電話機の場合、装置の設置場所から判断して、アース線の接地箇所は機体を構成する隔壁の中では最も強力な、第四隔壁であったと考えられる。「海軍96式空1号無線電話機の通達距離」 短波帯の通信距離は電波の伝播状況、雑音、混信等により大きく左右される。このため、通達距離を明確に確定することは容易ではないが、通常その距離は送信機の出力を基準に決定される。また、機上無線装置を構成する受信機が高周波増幅1段、中間周波増幅1〜2段、低周波増幅1段構成程度のスーパーヘテロダイン式であれば、地上局に設置される受信装置と比べ、その性能に極端な違いはない。一方、地上局に設置される対空通信用送信機の出力は航空機に搭載される送信機に比べ遙かに大きく、通常出力は数百Wであり、このため、対空通信の通達距離は、航空機の対地通信に比べ非常に大きなものとなる。 海軍96式空1号無線電話機の通達距離は対地電話(A3)通信で70km程度と考えられるが、地上局から発せられる出力数百WのA3電波の到達距離は200kmを越えるはずである。また、電信(A1)運用の場合、96式空1号無線電話機の通達距離は200Km程度と考えられ、このため、基地局が電話送信、戦闘機が電信送信を行った場合、双方向通信のサービスエリアは200km程度となる。また、機上無線機を電信モードの受令機として使用した場合、基地局の片方向対空通信距離は更に拡大し、500キロを優に越えるものと考えられ、運用方法によっては、96式空1号無線電話機の実用範囲は非常に広域なものであったと推測される。「操縦員と電信運用」 戦闘機の操縦員が電信運用を行うのは至難の技であろう。しかし、帝国海軍では本通信方式を實際に使用した。「海軍作戦通信史」(第二復員局作成・防衛省資料室蔵)には真珠湾攻撃準備の一環として、戦闘機の操縦員に電信術の訓練を施す以下の記述がある。「戦闘機トノ通話ハ電話通信ヲ原則トスルガ、制空隊トシテ攻撃隊ト協同スル為200浬(360Km)進出スルタメ電話ノ通信ハ不達不能デアルノデ止ムエズ電信ニヨルコトトシ訓練ヲ重ネ略語通信様式ヲ確立シタ。一様ニ全機ノ電信ニヨル交信ヲ訓練錬成シタタメ電信機ノ取扱イ兵器ノ整備等ノ関係上全機電信ヲ採用シ、上空直衛モ電信ニヨルコトトシタ。」 操縦員の電信運用に関連し、海軍のエースパイロットであった岩本徹三氏の書著「零戦撃墜王」(光人社)にはトラック島に於ける迎撃戦で、本式により通信を行う以下の記述がある。「冬島レーダーより、新たな目標数群が近づいてくる報で、直ちに発進し全機増槽使用を命ず。・・・・高度八千メートルで敵の帰路を待ち伏せる作戦である。飛行場より離れすぎ、電話感度不良のため電信で状況を聞く。・・・」 岩本徹三氏はハワイ作戦の折、艦隊の上空警戒にあたったが、電信の運用術は前記の訓練で習得したものとも考えられる。なお、「零戦撃墜王」には電話、電信通信に関わる多くの記述があり参考になる。「帝国陸海軍VHF無線電話機」開発機材 海軍航空隊に於けるVHF無線電話機の実用は諸外国に比べ非常に早く、その1号機は1938年(昭和13年)に導入された大型爆撃機用の編隊内無線電話装置「98式空4号隊内無線電話機」である。本機は運用周波数が30〜50MHzの1CH機材で、送信機は水晶発振・逓倍、電力増幅方式で入力は40W、変調は陽極変調方式で構成真空管はUY-807三本である。受信機は局部発振が水晶制御の高周波増幅1段、中間周波増幅1段、低周波増幅2段のスーパーヘテロダイン方式で、送受信機は共に水晶原発振周波数を8逓倍して所要の周波数を得た。 1941年(昭和16年)になると中型機用の「1式空3号隊内無線電話機」が導入され、本機の構成は98式空4号隊内無線電話機に類似していたが、全真空管はメタル管で構成され、装置は非常に小型・軽量化され、送信出力は約3Wであった。本機は間もなくして再設計され、1式空3号隊内無線電話機改2型として完成したが、構成真空管には新たに開発された航空機用受信管FM-2A05A、送信管FZ-064Aが使用され、出力は約6Wであった。 一方陸軍は爆撃機用の編隊内通信用として運用周波数が44〜50MHzの1CH式無線電話機「99式飛4号無線機」を1942年(昭和17年)の中ごろに導入した。飛4号を構成する送信機は海軍各機と同様に水晶発振・逓倍、電力増幅方式で変調方式は陽極変調、構成管はUY-807A三本で、送信出力は約7Wである。しかし、注目すべきは受信機で、本機は第一局部発振が水晶固定、中間周波数可変方式の所謂コリンズタイプで、その設計は誠に斬新なものであった。また、周波数の逓倍方式も海軍機材とは異なり、7〜8MHz台の水晶原発振周波数を6逓倍して所要の周波数を得た。隊内無線電話機の運用 上記の様に帝国海軍航空隊はRAFがTR-1143を開発する3年も前にVHF電話機材を導入し、以後その改良に努め、また、陸軍は戦中新機軸の飛4号無線機を開発した。これら隊内無線電話機を対地通信に転用した場合、その通達距離は100Kmを越えたと考えられるが、しかし、VHF帯は伝播が見通内に限定されるため、帝国陸海軍では戦闘機用無線電話機としてこの帯域が考慮されることはなかった。事実、海軍が96式空1号無線電話機の後継機として開発した「3式空1号無線電話機」は送信入力が100Wの機材であるが、変調方式は第三格子変調であり、本機はより遠距離通信に適した無線電信機の性格が強い装置であった。 大戦末期、海軍は「1式空3号隊内無線電話機改2」を艦艇に搭載し、船団内通信や護衛航空機との通話に使用したが、これは編隊内通信用装置の枠を越えた数少ない使用例である。VHF式隊内無線電話機は大きな可能性を持ちながら、陸海軍を通じ電波封鎖や機上雑音の問題、戦況の変化等もあり、殆ど活用されることのない、誠に悲運な無線装置であった。 なお、各隊内無線機の概要については追加資料の項に掲示した。「結語に代えて」 海軍が96式空1号無線電話機を導入した1936年(昭和11年)当時、諸外国の航空機用無線電話機は、送信機が自励発振による主発振・電力増幅方式、受信機は再生式やストレート方式のものが多かった。一方、96式空1号無線電話機は送信機が水晶制御方式で、受信機は局部発振が水晶制御のスーパーへテロダイン方式であり、其の構成は諸外国の機材に比べ遙かに進んだものであった。また、性能は評価試験のごとく、同時代の英米独短波用無線電話機と比較して、勝るとも決して劣るものではなかった。しかし、我が軍の航空機は機上雑音が大きく、搭載された無線電話機は大きな影響を受けることになった。 雑音対策は戦前期に既に確立した技術であったが、陸海軍では制度上の問題もあり、その取り組みは徹底したものではなかった。部隊が所蔵する航空機の整備は通常同一の整備部門が行う。このため、雑音対策に熱心でない部隊の場合、所属の航空機全てに同一の雑音障害が発生し、坂井三郎氏が所属した台南航空隊に於ける無線電話機撤去事件(追加資料005参照)はその最たるものであったと考えられる。 我が軍の戦闘機用無線電話機の動作不良に関連し「撃墜した敵機のアース方法を真似たところ、無線電話機が良好に動作するようになり、問題が解決した」等の話をよく見聞きする。しかし、既に概観した様に、無線機の機上設置はアース方法も含め戦前期には確立した技術であり、また、陸海軍は緒戦に多くの米英戦闘機を鹵獲しており、撃墜した敵機よりアース方法を学ぶ必要は無かったものと考えられる。 話は若干逸れるが、昭和18年1月、陸軍技術本部はシンガポールやフィリピンで鹵獲したレーダーを参考に、対空射撃管制レーダーの1号機となるタチ1号・2号を開発し実戦配備を行った。本機はその後天覧実験の栄誉に浴するが、この折標的として飛来したのはフィリピンで鹵獲した米陸軍航空隊のB-17爆撃機であった。 さて、最後になるが坂井三郎氏の台南航空隊に於ける無線マストの切倒事件を読むにつけ、いつも気になることがある。それは文中では言及の無い1式空3号無線帰投方位測定機(又はクルシー式無線帰投方位測定機)の事である。この方向探知機は航路計方式で、装備する枠型空中線と垂直型空中線の特性を合成・切替し、航路計の表示に必要な信号を発生させている。小型航空機では探知機用の専用垂直型空中線の展開は難しく、変則ではあるが無線用空中線を切替て代用していた。このため、本機を帰投専用のホーミング装置として使用する戦闘機の場合、無線空中線を撤去してしまうと、航路計回路が機能せず、方向探知機は使用不能となる。 坂井三郎氏による無線マストの切倒は正に一騎当千の荒武者の如く猛々しく、当時の零戦パイロットの心意気を示すものであった。しかし、無線空中線は通信装置以外にも、上記の重要や役割を担っており、操縦員の無線装置に対する無理解が垣間見える事件でもあった。 なお、以下のURLに本項に関わる追加資料を掲示した。http://kenyamamoto.com/yokohamaradiomuseum/2012aug05.06.html掲示写真補足 中国で鹵獲された元台南航空隊の零式艦上戦闘機21型。米海軍による試験飛行風景。写真提供: 杉山弘一殿