Konstrukcje lotnicze - Mitsubishi A6M Reisen (Zero)
Dalszy rozwój konstrukcji
Od sierpnia 1940 r. w Mitsubishi rozpoczęto produkcję seryjną A6M2 Model 11. Jej tempo ograniczone było licznymi modyfikacjami wprowadzanymi w jej trakcie. W tym czasie bowiem samolot przechodził liczne próby, w tym także w warunkach bojowych (Chiny), które rzutowały na jego konstrukcję. Dokonano zmian: w konstrukcji masztu antenowego, poprawiono mechanizm blokowania wciągniętego podwozia, poprawiono amortyzację kółka ogonowego. Problemem nie rozwiązanym do końca były występujące trudności ze zrzutem dodatkowego zbiornika przy prędkości powyżej 330 km/h. Pod koniec sierpnia 1940 r., począwszy od 22 egzemplarza, wzmocniono konstrukcję tylnego dźwigara skrzydła. Od 35 egz. zmieniono usytuowanie wylotu kolektora spalin, który przeniesiono niżej (z czwartej na piątą klapkę regulacyjną). W 47 egz. i kolejnych zmieniono osłonę kabiny. Tylna część kadłuba, za kabiną pilota była dostosowana do demontażu, aby ułatwić transport. Jednak jak wykazała praktyka, tylna całkowicie oszklona część osłony podczas demontażu podatna była na uszkodzenia. Dlatego w tylnej części osłony kabiny zaczęto montować zdejmowaną metalową sekcję w celu ułatwienia demontażu kadłuba. Ponadto przeniesiono z lewego skrzydła na prawe uchwyty mocujące fotokarabin. Jednak największe zmiany nastąpiły w wyniku dostosowania samolotu do działań z lotniskowców.
W czasie, gdy trwały testy bojowe w Chinach, 6, 27 i 28 samolot seryjny testowane był na pokładach japońskich lotniskowców. Szybko jednak okazało się, że mimo iż rozpiętość skrzydeł wynosiła 12 m i samolot mieścił się na platformie podnośnika lotniczego, to jednak codzienna eksploatacja A6M2 na lotniskowcu okazała się bardzo trudna. Duża rozpiętość skrzydeł zmuszała do dokładnego ustawiania samolotu na platformie windy i utrudniała jego przemieszczanie wewnątrz hangaru. W związku z tym zalecono skrócenie rozpiętości jego skrzydeł o 0,5 m po przez wprowadzenie mechanizmu ich składania. Zadanie zlecono inż. Hirotsugu Hirayama. Początkowo skonstruował on mechanizm składania końcówek skrzydeł, które chowały się pod spód skrzydła. Jednak później zdecydowano się na prostszy system składania końcówek do góry. Rozwiązanie powyższe z powodzeniem przetestowano na 27 seryjnym A6M2. Począwszy od egzemplarza nr 65 rozwiązanie to przyjęto, jako standardowe. Nowa wersja ze składanymi końcówkami skrzydeł trafiła do produkcji seryjnej w listopadzie 1940 r. Otrzymała nowe oznaczenie - A6M2 Model 21. Produkcja bez większych zmian trwała, aż do września 1941 r. (A6M2 nr 327), kiedy to wprowadzono opisane powyżej zmiany związane z wnioskami wyciągniętymi z katastrofy samolotu pilotowanego przez kpt. Shimokawę. Ponadto samolot otrzymał nieco dłuższy kołpak śmigła.
Fotografia 5. Samolot A6M2 z jednostki szkolnej Kasumigaura Kokutai oraz jego poprzednik - samolot A6M4 Claude.
W listopadzie 1941 r., wobec spodziewanego rychłego wypowiedzenia wojny mocarstwom zachodnim, podjęto decyzję o zintensyfikowaniu produkcji A6M2. W tym celu polecono skierować produkcję A6M2 do konkurencyjnych zakładów Nakajima, natomiast Mitsubishi miało przestawić się na wytwarzanie nowej odmiany A6M3 Model 32. W listopadzie w zakładach Nakajima zmontowano pierwszy samolot A6M2 Model 21, złożony z części przekazanych przez Mitsubishi. W kolejnym miesiącu już samodzielnie Nakajima zbudowała pięć maszyn tego typu. Do czerwca roku następnego miesięczna produkcja w Nakajima wahała się w granicach 20-30 maszyn miesięcznie, co stanowiło połowę produkcji w Mitsubishi w analogicznym okresie czasu. Później, po przestawieniu się Mitsubishi na A6M3, produkcja miesięczna wzrosła do ok. 50 maszyn, by pod koniec roku osiągnąć blisko 100 maszyn. Zakłady Nakajima kontynuowały produkcję A6M2 do maja 1944 r., wytwarzając łącznie 2821 maszyn tego typu. Dla porównania, w rodzimej wytwórni powstało zaledwie 740 A6M2 Model 21. W trakcie budowy w Nakajima większych zmian konstrukcyjnych nie wprowadzano, za wyjątkiem dodania w 1943 r., wzorem A6M3 klapki odciążającej. Ponadto cześć samolotów otrzymała nowsze długolufowe 20 mm działka Typ 99-2, wystające nieco poza krawędź natarcia skrzydeł. Zasilanie nabojami następowało z magazynków bębnowych, a szybkostrzelność wzrosła do 490 pocisków na minutę. Nowy wariant otrzymał oznaczenie A6M2b Model 21.
Fotografia 6. Przegląd silnika w samolocie A6M2b Model 21.
W czasie gdy, produkcja samolotu A6M2 Model 21 ruszyła pełną parą, konstruktorzy przystąpili do opracowania nowej wersji, która miała być przeznaczona głównie dla jednostek bazowych. Otrzymała ona oznaczenie "Pokładowy samolot myśliwski Typ O Model 32" (A6M3 Model 32). Celem modernizacji było zwiększenie prędkości poziomej i wznoszenia bez większych zmian konstrukcyjnych, wpływających na technologię produkcji. Do napędu postanowiono wykorzystać nowszą wersję silnika Sakae. Nosiła ona nazwę Sakae 21 i była wyposażona w dwustopniową sprężarkę mechaniczną. Wzrosła również do 1130 kM moc startowa silnika. Zainstalowanie nowej jednostki napędowej o nieco większej masie i objętości wymagało przesunięcia o 20 cm do tyłu ścianki ogniotrwałej, co pociągnęło za sobą zmniejszenie pojemności kadłubowego zbiornika paliwa z 98 do 60 litrów. W celu poprawy widoczności osłona silnika miała inny obrys górnej części z przodu kadłuba. Poza tym kanały wylotowe pocisków z kaemów zostały osłonięte. Także przeniesiono do góry chwyt powietrza do gaźnika. Powiększono również średnicę śmigła do 3,05 m. Począwszy od czwartego egzemplarza seryjnego zastosowano 20 mm działka Typ 99 Model 1-4. Od swego poprzednika różniły się większym bębnem amunicyjnym mieszczącym 100 naboi, a nie jak poprzednio 60. Jednak najbardziej charakterystyczną zmianą było usunięcie składanych końcówek płata, co spowodowało zmniejszenie rozpiętości do 11,00 m i powierzchni skrzydeł do 21,53 m2. Dzięki temu o około 3 km/h wzrosła prędkość maksymalna oraz nieznacznie prędkość wznoszenia. Okupiono to jednak zostało spadkiem zwrotności. Skrócono także lotki, dzięki czemu zrezygnowano z dwustopniowego układu sterowania wychylaniem lotek, co uprościło budowę.
Pierwszy seryjny samolot, który otrzymał oznaczenie A6M3 Model 32 zbudowano i oblatano w czerwcu 1941 roku. Przeprowadzone próby wykazały, że osiągi mimo poprawy na większych wysokościach są znacznie gorsze niż oczekiwano. Dodatkowo nierytmiczne dostawy silników Sakae 21 znacznie opóźniły rozpoczęcie produkcji seryjnej tej wersji rozwojowej. Produkcję uruchomiono w lipcu 1941 roku i zakończono po wykonaniu zaledwie 343 egzemplarzy. Pierwszą jednostką bojową, która otrzymała wiosną 1942 roku ten typ samolotu był 2. Kokutai operujący nad Nową Gwineą. Piloci amerykańscy z nową wersją zetknęli się w październiku 1942 roku nad Wyspami Salomona. Z powodu trapezowego obrysu skrzydeł, samoloty A6M3 Model 32 początkowo błędnie zidentyfikowane zostały jako zupełnie nowa konstrukcja. Spowodowało to nadanie jej imienia kodowego Hap. Jednak na skutek interwencji szefa sztabu USAAF gen. H. Arnolda, który nosił przydomek Hap, oznaczenie szybko zmieniono na Hamp.
Fotografia 7. Grupa myśliwców A6M3 Model 22.
Później, w grudniu 1942 roku, kiedy to na Nowej Gwinei zdobyto wrak samolotu i okazało się, że jest to nowa wersja samolotu A6M i oznaczenie kodowe ponownie zmieniono na Zeke 32.
Podczas walk nad Salomonami dała się silnie odczuć najpoważniejsza wada samolotu A6M3 Model 32, a mianowicie mniejszy zasięg. Lotnictwo japońskie po utracie czterech dużych lotniskowców w bitwie o Midway zmuszone zostało do ograniczenia wykorzystania pozostałych jednostek tej klasy. Brak lotnisk w bezpośredniej bliskości operacyjnej zmusił Japończyków do korzystania z odległych o kilkaset kilometrów baz lotniczych. Okazało się, że silnik samolotu A6M3 Model 32 ma większe zużycie paliwa, co w połączeniu ze zmniejszeniem pojemności kadłubowego zbiornika paliwa zmusiło Japończyków do ograniczonego wykorzystywania tego samolotu. Samoloty operujące nad Guadalcanalem walczyły z podwieszonym zbiornikiem paliwa co znacznie pogarszało ich główną zaletę, zwrotność. Dodatkowo każde przestrzelenie zbiornika paliwa lub trwająca zbyt długo walka mogła zakończyć się utratą samolotu - brakowało bowiem paliwa na powrót. W tych niesprzyjających okolicznościach dotychczasowe panowanie w powietrzu zaczęło się Japończykom wymykać. Na żądanie jednostek operacyjnych firma Mitsubishi opracowała kolejny wariant "Pokładowy samolot myśliwski Typ O Model 22" (A6M3 Model 22). W nowym wariancie powrócono do skrzydeł z samolotu A6M2 Model 21, w których w rejonie komór uzbrojenia wygospodarowano miejsce na dwa kolejne zbiorniki paliwa po 45 litrów każdy. Zapewniło to wariantowi A6M3 Model 22 największy zasięg ze wszystkich produkowanych seryjnie samolotów myśliwskich Zeke. Część samolotów otrzymała 20 mm działka nowszej wersji Typ 99 Model 2-3. Charakteryzowały się one dłuższą lufą, większą prędkością początkową pocisku oraz szybko-strzelnością. W efekcie dawało to większy zasięg skutecznego ognia. Myśliwce ze zmienionym uzbrojeniem otrzymały oznaczenie A6M3a Model 22A. Nie zadowoliło to jednak pilotów jednostek bojowych. Składali oni raporty o coraz mniejszej skuteczności uzbrojenia pokładowego w walce z nowymi typami myśliwców i bombowców alianckich. W związku z napływającymi raportami firma Mitsubishi zdecydowała się przetestować 30 mm działka Typ 97 zamontowane w miejsce dotychczasowych Typ 99. Trzy egzemplarze A6M3 doświadczalnie uzbrojone w 30 mm działka przebazowano do jednostki bojowej w Rabaulu. Testy operacyjne wykazały jednak, ze konstrukcja skrzydeł jest zbyt słaba aby wytrzymać duże przeciążenia związane z eksploatacją broni. Wariant A6M3 Model 22 do jednostek bojowych trafił pod koniec 1942 roku. Łącznie powstało 560 samolotów w tym wariancie.
Fotografia 8. A6M2 Model 21 na lotnisku Lakunai w Rabaul.
Mimo zwiększenia zasięgu i skuteczności ognia jednostki myśliwskie jednak ponosiły dotkliwe straty. Alianci wprowadzali do walki coraz to nowe wersje i typy samolotów myśliwskich zdobywając wyraźniejszą przewagę w powietrzu. Na małych wysokościach samolot A6M Reisen nadal mógł utrzymać inicjatywę w walce, lecz już na średnich i dużych wyraźnie ustępował takim myśliwcom jak P-38 "Lightning" czy F4U-1 "Corsair". W celu poprawy tego stanu rzeczy w firmie Mitsubishi rozpoczęto pracę nad kolejną modernizacją samolotu A6M. Dwa seryjne samoloty A6M2 przekazane zostały do Dai-Ichi Kaigun Koku Gijitsusho w Jokosuka, gdzie miały posłużyć do badań nad nowymi turbosprężarkami. Jednak specjalistom z Dai-Ichi Kaigun Koku Gijitsusho nie udało się stworzyć odpowiedniej sprężarki do silnika Sakae i prace zostały zarzucone. Dla wersji ze zmodernizowanym silnikiem z trubospręzarką zarezerwowano oznaczenie A6M4.
W czerwcu 1942 roku jeden z samolotów myśliwskich A6M2 Model 21 z lotniskowca Ryujo pilotowany przez bosmana Tadayoshi Koga, mający przestrzelony przewód paliwowy, kaptował podczas lądowania na malutkiej wysepce Akutan w Archipelagu Aleutów. Pilot zginął, lecz uszkodzenia samolotu okazały się na tyle małe, ze Amerykanie przetransportowali go do San Diego w Kalifornii gdzie został wyremontowany. Seria prób w locie pozwoliła poznać wszystkie słabe i mocne strony japońskiego supermyśliwca. Uzyskane informacje pozwoliły na udoskonalenie taktyki walki z tymi samolotami oraz zostały wykorzystane podczas prac nad nowym samolotem myśliwskim F6F-3 "Hellcat".
Fotografia 9. A6M2 Model 21 na lotnisku Lakunai w Rabaul.
Wprowadzane do walki nowe alianckie samoloty myśliwskie wywołały pilną potrzebę modernizacji japońskiego lotnictwa myśliwskiego. Prace nad samolotem myśliwskim A7M Reppu, następcą samolotu A6M Reisen, przeciągały się. W zaistniałej sytuacji nastąpiła pilna konieczność opracowania nowej wersji istniejącego samolotu A6M. Jako, ze inż. Horikoshi w owym czasie zajęty był projektowaniem samolotu A7M Reppu, pracę nad modernizacją samolotu A6M powierzono inż. Mijiro Takahashi. W połowie 1943 roku samolot A6M3 o numerze seryjnym 904 został zdjęty z linii montażowej i poddany modernizacji. Główny nacisk położono na poprawę osiągów w locie nurkowym - głównej wadzie Reisena. W tym celu całkowicie przeprojektowano płaty. Wzmocniono ich konstrukcję oraz zwiększono grubość pokrycia. Zmniejszono natomiast rozpiętość skrzydeł. Była ona zbliżona do rozpiętości samolotu A6M3 Model 32, lecz końcówki skrzydeł zostały zaokrąglone. Rozpiętość skrzydeł ograniczono do 11,0 metrów, a powierzchnię nośną do 21,30 m2. Jednostka napędowa nie uległa zmianie, usprawniono jedynie system układu rur wydechowych.
Polegało to na zastąpieniu zbiorczego kolektora spalin, indywidualnymi rurami wydechowymi z każdego cylindra silnika. Jako, że strumień gorących spalin groził przepalaniem cienkiego pokrycia kadłuba zaistniała potrzeba wzmocnienia przedniej części dodatkowymi nakładkami z blachy stalowej. Przeprowadzone zmiany spowodowały wzrost masy startowej samolotu z 2535 kg do 2733 kg. Nowy samolot myśliwski, który otrzymał oznaczenie A6M5 Model 52 osiągnął na wysokości 6000 prędkość 565 km/h i mógł nurkować z prędkością 660 km/h. Produkcję nowej wersji rozpoczęto w sierpniu 1943 roku i jako pierwsze otrzymały ją jednostki lotnictwa pokładowego: 601., 652. i 653. Kokutai. Równocześnie na potrzeby lotnictwa pokładowego przebudowano starszą wersję A6M2 Model 21 na samolot myśliwsko-bombowy. Podkadłubowy zaczep dodatkowego zbiornika paliwa zastąpiony został wyrzutnikiem bombowym dostosowanym do bomb o wadze 250 kg. Powyższe zmiany wynikały z analizy zmieniających się warunków prowadzenia wojny nad Pacyfikiem. Według oceny japońskich sztabowców, jedynie szybkie i zwrotne nurkujące samoloty bombowe oraz bombardujące samoloty myśliwskie mają szanse przedrzeć się nad lotniskowce US Navy.
Nowa wersja A6M5 Model 52 oraz odmiana myśliwsko-bombowa A6M2 Modeli, miały 19 czerwca 1944 roku możliwość sprawdzenia się w boju. Podczas wielkiej powietrzno-morskiej bitwy o Mariany japońskie lotnictwo zostało zdziesiątkowane przez amerykańskie samoloty myśliwskie Grumman F6F-3 "Hellcat". Nowy amerykański samolot myśliwski poza silną konstrukcją i doskonałym opancerzeniem nad swym japońskim odpowiednikiem górował prędkością maksymalną, wznoszeniem oraz silniejszym uzbrojeniem. Poza przewagą techniczną nie bez znaczenia była również przewaga ilościowa oraz coraz wyraźniejsza w wyszkoleniu pilotów. Japoński samolot myśliwski tradycyjnie zachował jedynie lepszą zwrotność.
Pod koniec 1943 roku powstał kolejny wariant - A6M5a Model 52A. Otrzymał on jeszcze bardziej wzmocnione pokrycie skrzydeł, które umożliwiało osiągnięcie krytycznej prędkości nurkowania do 755 km/h. Jednak głównym atutem nowego wariantu miały być zamontowane w skrzydłach dwa 20 mm działka Typ 99 Model 2-4. Nowe działka otrzymały taśmowe zasilanie nabojami z płaskich magazynków pudełkowych, dzięki czemu zwiększono zapas naboi do 125 sztuk. Jednak nadal pozostała nie rozwiązana zasadnicza słabość myśliwca - mała odporność na ogień nieprzyjaciela. Produkcję seryjną tego wariantu uruchomiono w marcu 1944 roku w zakładach firm Mitsubishi i Nakajima.