電子の帝国

第１０章 新兵器開発

１０．３章 誘導弾の開発

　軍令部からの要求により、高速飛翔体を誘導弾に変えるための作業が始まった。

　タービンロケットに固形燃料ロケットを追加した飛翔体の設計と並行して、目標に向けて誘導する装置の開発が本格化した。誘導機能の開発については、当然のように技術研究所が担当することになった。当初は、赤外線と可視光を含めた光学的な誘導と電波による誘導の2種類が検討された。しかし、電波の送受信回路は今までの開発実績が数多くあるが、光学的な機器は経験が少ないということで、消去法的に電波による誘導方式が選択された。技研での開発部門は電波探信儀開発課と計算機課が共同して開発することに決まった。

　当初の電波誘導方式は、小型の電探を搭載して目標からの反射波がやってくる方向に向けて飛行を制御できれば空中の目標に命中するだろうという構想だった。電波誘導をどのようにするかについて、高原中佐と計算機担当の私が基礎的な検討をすることになった。

　高原中佐は半導体を利用して、徹底的に電探を小型化しようという意見だった。
「大きさと重量に制約がなければ、期待する機能の電探と計算機は我々の保有技術で十分実現できる。機能が実現できたならば、その後は半導体技術を適用して電子機器をどんどん小型化して行けばいいだろう。力ずくでも小型軽量化さえ実現できれば、目的が達成できるのではないか」

　私は、電探に半導体を適用した経験から、必ずしも楽観的ではなかった。
「半導体により小型化は可能ですが、電波の送信管がどうしても残ります。それに送信出力を抑えると探知距離が数キロ以下になってしまいます。高空の航空機を考えると、10キロ以上の距離でも誘導できることが要求されるでしょう。そうなると送信電力をある程度大きくした送信回路が必要です。加えて、電波の電力を増やせば電源部などの周囲の回路も大きくする必要が出てきます」

　私の発言を聞いていて高原中佐が、何か思いついたようだ。
「いっそのこと、飛翔体に搭載するのは受信回路だけにしたらどうか？　電波の送信部は地上に設置しておいて、大出力の電波を送信する。送信電波が目標に反射されて、それを飛翔体で受信できれば誘導は可能なはずだ。反射電波の方向を正確に知るためには、波長はセンチ波とした方がいいだろう。電探ではないのだから、電波をわざわざパルス変調しなくても十分だ。もちろん、反射電波が戻ってくる電探との共用化も可能だろう。飛翔体から大食いの送信回路が無くなれば、消費電力もかなり減って、電源部も小型にできるはずだ」

　さすが電波研究の第一人者だ。うまいやり方を思いついたと感心した。
「なるほど、地上の送信装置からセンチ波を目標に向けて電波照射して、その反射波を飛翔体で受信するわけですね。それさえ可能になれば、反射波の到来方向に向けての操縦は計算機の役目になります。ジャイロ照準器や誘導魚雷向けに開発した小型計算機を改良すれば、使えますよ」

　……

　さっそく、地上の試験機で思いついた通りに機能するのか検証することになった。既存の電探の送信部を改修すれば、センチ波の送信回路はすぐに作成できた。単純に目標に反射させるための連続波を発信するだけなので、送信電力は大きいが回路規模はそれほど複雑ではない。送信アンテナは電波の周波数からおわん型になった。受信側も時間を節約するために電探の受信回路を利用して作成した。受信アンテナもおわん型だが、小型飛翔体に搭載することが前提なのでかなり小直径とした。

　実験用の暫定回路により、地上での実験が開始された。当然ながら、送信回路からの電波を受信することは可能だ。受信側のアンテナの向きを変えることにより、電波の受信強度から電波を反射している目標の方向が割り出せることが確認できた。

　アンテナ付きの受信回路を搭載して、計算機の出力信号を指針により表示する実験機を作った。アンテナを前面に固定して受信機を実験車に搭載した。指針のさす方向に向けて人間が実験車を運転するというかなり間に合わせの地上試験だった。

　地上に固定されたセンチ波の送信機から、電波を送信して目標物に反射させる。実験機を搭載した車両が電波を反射する目標まで、計算機が示す指針だけで行きつけるか否かを何度も実験した。計算機のプログラムの修正や受信機の感度の変更が必要になったが、やがて電波の強度さえ一定以上であれば、かなりの確率で目標物にたどり着けるようになった。

　計算機の制御により、最初はアンテナの向きを変えて反射電波の到来方向を探すよう左右に蛇行をさせる。反射波を捉えられたならば、もっとも反射波が強くなる方向に向かわせる。目標への接近時にも受信アンテナの向きを変えるように、ゆるく蛇行しながらさせて電波強度が最大の方向に向けて走らせる。計算機の制御でなければ不可能な複雑な動きだ。

　高原中佐が報告にやってきた。
「難関だった誘導問題を解決できる目途が立った。まだ機器も大きくて地上での試験だが、有効な方法が検証できた。地上での実験の後は、飛行試験に移行する。地上試験と並行して電波の受信回路と計算機は小型化に既に着手している。これからは力業になるだろうが、今までよりも開発はどんどん進むだろう」

　試作装置を陸攻の機首先端に取り付けて空中試験が始まった。飛行場には既存の電探を改造したセンチ波照射器を設置した。地上の照射器が目標となる航空機に向けて電波を照射すると、反射波を陸攻の電波受信器が受信できるか試験した。地上での試験と同様に、反射電波の受信方位から、飛行すべき方向を計算機に出力させて、指示に従って陸攻を飛行させる試験を繰り返した。

　陸攻が搭載していた計算機は、ジャイロ照準器や魚雷に使用していた小型計算機を利用していて、既に30センチの箱に収まる大きさだったが、半導体の利用範囲を増やして、更に電波誘導にとって不要な機能を省いた。この結果、半分程度の体積に削減できた。センチ波の受信回路も、当初は50センチ四方程度の基板だったが、半導体の活用により三分の一程度まで小型化できた。半導体の高周波特性が改善して、受信側の回路でトランジスタを使用できる範囲が拡大したのが大きい。

　……

　電波反射による誘導機能の地上試験が繰り返されている頃。タービンロケットと固形燃料ロケットの複合動力機の飛行試験が始まった。昭和17年（1942年）8月になって、地上からの発射試験が成功した。飛翔体の飛行特性については、今までの無人飛翔体の実験成果を生かすために、いくつかの空力的な修正は必要になったが、タービンロケットの調子が良ければ、12,000mの高空まで一気に上昇できた。

　約2週間も発射実験を繰り返すと、当初の目標とした高度と速度もおおむね達成できることがわかってきた。飛行試験の進捗を見て、すぐに次の試験に移行することが決まった。既に戦争が始まっている状況下で時間の猶予がない。複合ロケット動力の飛翔体にセンチ波受信器と誘導用の計算機を搭載して、本来必要だったほとんどの機能を備えた試験機を完成させた。誘導機能も確認できていて、飛行試験もほとんど終わっていたので、それらの機能を結合した機体も想定通り飛行できるはずだった。しかし、超高速の飛行体を電波反射で目標まで誘導するのは初めての経験だった。

　実射試験は、上空を飛行する航空機から、金属板をぶら下げた落下傘を投下してそれを狙うことから始まった。誘導弾の弾頭部には炸薬を搭載しないで、降下時に使う落下傘を格納した。実験で発生したのは、誘導弾の蛇行を始めると振動のように収束しない現象だった。

　この様子を観測して、すぐに三木技師が原因を突き止めた。
「反射波を受信してその方向に向かう時の操縦が、従来の飛翔体の実験時よりも急旋回になっています。これは、目標に命中させるためにはやむを得ないでしょう。急激に回頭する場合に、目標が正面近くになるまで舵をきっていますが、飛行体の慣性も考えてもっと早めに舵を戻さないといけません。しかも、急旋回で発生する頭のふらつきを押さえるためには、当て舵が必要です。これがないので、行き過ぎを繰り返す振動現象になっています」

　こんな時、計算機による制御は便利だ。内蔵したプログラムを修正して、すぐに効果を確かめられる。最終的な機能を搭載しての飛行試験は次々と消化されていった。最終的な試験は空技廠に残っていた、永野大尉と三木大尉が開発した初期の無人飛翔体を対空目標として使用した。1機が墜落したが、まだ空技廠には2機の飛翔体が残っていたのだ。

　あらかじめ設定したプログラムに従って飛行する無人飛翔体を、陸攻から投下した。それを狙って対空誘導弾を発射して、誘導機能を確認することにした。飛行させる無人飛翔体はプログラムにより旋回させたり速度を変えることも可能だ。しかも、誘導弾が直撃しなければ、落下傘で回収できる。

　……

　既に開発のゴールが見えてきた状況で。永野大尉と三木大尉は、軍令部の富岡大佐に試験状況を報告にいった。
「対空誘導弾の試験は終盤になりました。試験自体は11月には完了するでしょう。今年中に完成させろという命令にはなんとか間に合いそうです」

「私も相当無理なお願いをしてきたと思っている。それに応えてくれた皆さんの努力に敬意を表します。対空誘導弾の艦艇への装備に関しては、『愛宕』の改装がかなり進んでいる。2番艦として誘導弾を搭載するために『足柄』への改造にも着手済みだ。間違いなくこれからの連合艦隊の戦いでは大きな戦力になるだろう」

「防空巡洋艦は、次の戦いには間に合いそうですかね？」

「実は、既に太平洋の赤道付近が、かなりきな臭いことになっている。計算機搭載艦の『青葉』は実戦に間に合うが、それ以外の新型装備はその次の戦いに備えるということになりそうだ」

　……

　対空誘導弾実験機　昭和17年（1942年）10月
　・全長：6.0m
　・直径：0.6m
　・翼幅：1.4m
　・発射重量：690kg
　・弾頭：60kgを想定（実験機では疑似弾頭）
　・誘導方式：電波反射誘導（セミアクティブ・レーダーホーミング）
　・推進装置：タービンロケット及び補助ロケット×3基（固形燃料）
　・最大速度：1,100km/h（マッハ0.9、高度9,000m）
　・射高：200～12,000m

　……

　試験機の飛行は順調に進展したが、誘導弾の大量生産を可能とするために、永野大尉にはまだ仕事が残っていた。タービンロケットの材料を安価で生産性の良い部材に変更して加工や組み立て工数を削減することだ。使い捨てが前提となる誘導弾の推進器としては、構造の簡単なタービンロケットと言えども、まだ高級だ。

　寿命が短くなるのを承知で燃焼器やタービンの耐熱金属をアルマイト加工した鋼材に置き換えた。もともとハインケルのエンジンは1段の軸流型と遠心型を組み合わせた圧縮機にアニュラー型の燃焼器を取り付けた、比較的簡潔な構造だった。それでもエンジンの燃焼時間を短時間に割り切れば、構造も含めて簡単にできる。

　結果的にエンジンの重量が若干増加したが、ニッケルなどの耐熱材を大幅に減らして、プレス加工の部品の比率を大幅に増やしたエンジンが完成した。タービンなどの寿命を割り切ったので運転可能時間は30分程度になったが、性能は確保できた。魚雷の2気筒エンジンも使い捨てだが、それよりもはるかに安価で簡易な構造にできたはずだ。

　……

「愛宕」は、四国沖の海戦で船体後部に被害を受けた後、横須賀に回航して修理を開始していた。爆弾で被害を受けた後部マストを含む後部船体は全て修理が必要だ。しかも、爆発で破壊された機関部は修理というよりも交換しなければならない。そのために、船体後半部の構造物と2基の後部砲塔を撤去していた。

　防空艦に改造するためには、船体後部に誘導弾用の設備を追加しなければならないので、後部の武装やマストを撤去していた「愛宕」は都合が良かった。

　改造内容は、「青葉」とそれほど変わらなかった。船体後部をまっ平にして、その上に全長40m、高さ8mで幅は船体に合わせた巨大な直方体の構造物を追加した。内部には誘導弾の格納庫とそれを機力で順次移動させるためのガイドレールが取り付けられた。更に、誘導弾を装填するためのラマーのような装填機構を2基備えた。格納庫の側面及び天井には25mm装甲板を貼り付けることを予定した。

　噴進弾を誘導するための電波照射器（イルミネーター）は艦橋最上部におわん型アンテナを追加した。もともと艦橋の最上部は電探アンテナが取り付けられていた。電探のアンテナは構造を強化した前部マスト上に移して、測距儀の上に誘導用アンテナを設置した。同様に後部の射撃指揮所上部にも2基目の誘導用アンテナを取り付けた。

　更に、誘導弾格納庫の後方に隣接して、全長10m余りのやや小さな直方体の構造を付け加えた。構造物の左右には2基のカタパルトのような発射機が取り付けられた。水上機発進用のカタパルトと異なるのは、小型であることを除いて電動で旋回するだけでなく、上方に向けて仰角をとれるようになっている点だ。

　対空誘導弾の発射手順は、機構は異なるが戦艦の主砲発射の手順と類似している。まず、カタパルトを所定方位の決まった角度で固定する。格納庫のスライドドアが開いて、内部からレールが出てきて、カタパルトの後部とレールの先端がつながるようにかみ合わせる。格納庫から誘導弾をラマーで押し出すと、レールの上をスライドしてカタパルト上に移動できる。カタパルト上に誘導弾が装填されれば、その後は空中の目標に向けてカタパルトの向きと仰角を変える。同時に、アンテナからセンチ波を照射して、誘導弾を発射するという手順になる。

　……

　噴進弾の搭載と並行して、「愛宕」の対空砲の強化も実施された。強化の内容はほとんど「青葉」の改装に準ずることになった。艦橋と煙突の周囲を中心として、8.8cm連装高角砲8基、37mm四連装機関銃8基を装備した。従来、装備していた37mm連装機銃は、船体の尾部と噴進弾格納庫上に移設して4基が残された。

　防空巡洋艦としては、1番艦の「愛宕」は工事が完了した後も誘導弾搭載艦として、実射試験が必要だった。誘導のためには、目標を発見した後に、誘導用の電波を目標に照射して、反射波が戻っている状況で噴進弾を発射することになる。新たに搭載された電子機器を調整して、地上の試験と同じように噴進弾の誘導が可能であるかの総合試験が必要だった。噴進弾の開発と並行して、これらの電子機器の調整も実行されたが、「愛宕」が連合艦隊に戻るのは昭和17年（1942年）末と予想された。

　2番目に防空巡洋艦改造に着手したのは「足柄」だった。「足柄」が選択されたのは、艦の整備の都合で、ドック入りが予定されていたためで、全くの偶然だった。「愛宕」の姉妹艦ではないが、艦の基本構造は、「高雄」型も「妙高」型も大きな違いはない。一歩遅れで、呉の工廠で「愛宕」と同じ内容の改修が進められた。むしろ爆弾の被害を修復する必要のない「足柄」は先行していた1番艦を追い抜くくらいの工期で工事がどんどん進んだ。

　……

　対空噴進弾の空中目標への試射が行われている頃、別の試験が実施されていた。

　海岸から沖合に向けて、20度くらいの角度で発射された誘導弾は、山なりの軌道で飛行してゆくと10km先の沖合に浮かんだ海上目標の至近に突っ込んだ。落下の水しぶきが目標の無人艇にかかるほどの距離だ。

　海岸の電波送信機の横で、高原中佐と三木大尉が双眼鏡を使って実験の様子を見ていた。中佐がつぶやいた。
「あれだけ近ければ、文句なく命中判定だろう。予想通りの結果だな。センチ波だったら海上の目標からの反射も捉えられる。それさえできれば命中するのは当然の結果だ」

　水上目標への誘導のために、海上からの反射波に間違って飛行しないための対策として、電波の受信部のフィルタ回路を修正していた。計算機の誘導プログラムも海上の目標に命中するように若干の修正をしていた。それでも調整と言える範囲の変更だった。

　三木大尉は、中佐の自信に満ちた発言にわずかにむっとしたが、内容は正しい。
「現状の対空誘導弾では、弾頭重量が小さいので命中しても与えられる被害はたかが知れています。機体と主翼をもっと大型化して、弾頭をせめて50番相当に強化します。飛行体の基本構造は変えずに直ちに設計に取り掛かりますよ」

「再設計するならば、航空機に搭載して発射する誘導弾も開発したらどうかね？　1トン以下にまとめられるならば、魚雷の代わりに艦攻に搭載できるはずだ」

「なるほど、空中魚雷というわけですか。確かに、攻撃機に搭載できるならば兵器としての活用範囲は飛躍的に拡大しますね」

「いっそのこと、対空誘導弾も航空機搭載型を開発して、一つの基本形から対空弾と対艦弾を開発して、更に地上発射型と航空機発射型に発展させる。つまり4種類の誘導弾を実現できれば、かなり有用だと思う。我々、電子機器の開発部隊は4種になっても問題なく対応できるよ。電波の受信部も計算機もわずかの変更でどれにでも使用できるはずだ」

　三木大尉は既に頭の中で4種の誘導弾のそれぞれの違いを考え始めた。航空機から発射するのであれば、固形燃料ロケットは1基にして重量を削減できるだろう。対艦用の誘導弾は弾頭を大型化するために飛行体自身も大型化するが、450ノット（833km/h）程度の速度は確保できるだろう。全長を変えなければ、誘導弾を搭載する艦艇にも対空弾と対艦弾の双方を装備できる可能性が高い。