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マーク13魚雷は、第二次世界大戦中にアメリカ海軍で最も一般的に使用された航空魚雷でした。これは、航空機からの発射のみを目的として設計された最初のアメリカの魚雷でした。[ 3 ]また、 PTボートでも使用されました。
1925年の設計研究に端を発するマーク13は、初期の頃は米海軍の要求変更の影響を受け、開発が断続的に行われた。初期モデルは、低速で水面近くに投下した場合でも、水面を走行したり、全く走行しなかったりする傾向があった。1944年後半までに、設計は改良され、最大2,400フィート（730メートル）の高さから最大410ノット（760 km/h）の速度で確実に投下できるようになった。最終的なマーク13の重量は2,216ポンド（1,005 kg）で、高性能爆薬トーペックス600ポンド（270 kg）が搭載されていた。[ 6 ]
マーク13は、同種の魚雷としては異例にずんぐりとした寸法で設計されており、直径は22.5インチ（570 mm）、長さは13フィート5インチ（4.09 m）であった。水中では、マーク13は最大6,300ヤード（5,800 m）まで33.5ノット（62.0 km/h、38.6 mph）の速度に達することができた。[ 7 ] [ 6 ]マーク13は、マーク14魚雷よりも12.8ノット（23.7 km/h、14.7 mph）遅く、この特性は、質量が小さいこと、負の浮力が小さいこと、マークIV起爆装置に磁気影響機能がないことと相まって、より大型の兄弟魚雷と同じ問題のいくつかに悩まされることがなかった。[ 8 ]戦争中に17,000本が生産された。[ 9 ]
1942年までに、戦闘性能の低さから、マーク13に問題があることが明らかになった。
魚雷開発の他の段階に伴う複雑な問題にもかかわらず、兵器局は航空機魚雷の問題を非常に重要視し、ニューポート基地で最優先事項として割り当てた。しかし、1942年と1943年の改良と修正によってもこの兵器の人気は依然として低く、生産上の問題は未完成の開発に起因する問題と同じくらい大きかった。1943年半ば、150ノット（280 km/h）を超える速度で投下された105本の魚雷の分析により、パイロットがマーク13を信用しなかった理由が明確になった。36%が冷え込み、20%が沈没し、20%が偏向性能が悪く、18%が不十分な深度性能を示し、2%が水上を走行し、満足のいく走行を示したのはわずか31%だった。合計が100パーセントを超えたことは、多くの魚雷が複数の欠陥を抱えていることを証明しており、問題の大部分は依然として空気安定性の悪さが水上での挙動に及ぼす影響によるものであった。航空機の速度を下げた際の性能向上は、戦闘において深刻かつ危険なハンディキャップを課す書類上の制約にパイロットが縛られることを許さないため、慰めにはならなかった。そして、たとえ制約を受け入れたとしても、魚雷の水上進入時の挙動は、頻繁にフックやブローチングを引き起こした。時間が経つにつれて、問題はさらに複雑化するだろうと予想された。既存の航空機には不十分なこの魚雷は、当時開発中であった航空機の潜在能力を十分に活用できないことは確実であった。このような問題に直面し、局は2つの選択肢があると考えた。1つは、マーク13を戦術的な制約が認められた暫定兵器として受け入れ、新しい魚雷の設計に着手すること、もう1つは、既存の兵器の既知の欠陥の解消に集中することである。両方を試みると、どちらの事業も成功を保証するには労力が分散しすぎる可能性がある。最初の選択肢は、兵器の構想から生産まで2年かかると局が見積もっていたため、予測可能な遅延を伴った。一方、12の既知の欠陥は、マーク13を効果的な航空魚雷にすぐに変更することを不可能にしているように思われた。どちらの選択肢も単独で検討されることはなかったので、局はリソースを増やして両方を同時に進めることにした。国防研究委員会に支援を要請し、1942年後半に同委員会は局から二重の命令を受け入れた。委員会は、350ノット（650 km/h）の発射速度で戦術的に使用する新しい航空魚雷、マーク25を製造するための白紙委任状を与えられ、マーク13の即時の改良に関して局を支援することに同意した。[ 10 ]
委員会は、カリフォルニア工科大学に空中発射魚雷の力学に関する最初の体系的な研究を依頼した。縮尺模型を用いた水槽試験では、投下成功に必要と考えられていた「低速低速」アプローチが実際には逆効果であることが明らかになった。水平な角度で水面に衝突すると、魚雷の後部が「叩きつけられ」、機構が損傷することが頻繁にあった。実物大試験では、カリフォルニア州モリスダムの300フィート（91メートル）の滑り台から、透明度の高い山岳湖に実物大の魚雷を空気圧で発射し、制御された条件下で空中魚雷の投下をシミュレートし、高速撮影を用いて水面への進入のあらゆる側面を調査できるようにした。脆弱または脆弱な部品は改良され、試験され、改良され、再び試験された。改良された部品は、空中投下試験のためにロードアイランド州ニューポートに送られ、合計4,300回の投下が行われた。カリフォルニア工科大学の研究により、魚雷の飛行速度を落として安定させ、着水時の衝撃を緩和する「ドラッグリング」と、脆弱な尾翼を補強する「シュラウドリング」（「リングテール」とも呼ばれる）が開発された。また、魚雷が水中に入る際に剥がれ落ちるエネルギーを吸収し、飛行中の魚雷を安定させる箱型の木製尾翼も試験・開発された。これは、真珠湾攻撃で使用された九一式魚雷用に1936年に日本軍が初めて開発したが、1942年5月8日の珊瑚海海戦で初めて確認された、同様の空力尾翼である「京番」シリーズに基づいている。
実験の結果、最適な水面進入角度は水面に対して約22～32度であることが明らかになった。魚雷は最大50フィート（15メートル）の深さまで潜水する可能性があるが、機構が損傷していなければ設定された深度と方位に戻る。これにより、米海軍は速度と高度の組み合わせを変えて理想的な22～32度の水面進入角度を実現する一連の攻撃プロファイルを開発することができた。グラマンTBFアベンジャー雷撃機の場合、これはアベンジャーが投下地点まで急降下することで達成できる、最大800フィート（240メートル）の投下高度と最大260ノット（480 km/h）の投下速度を意味した。複数の攻撃プロファイルオプションにより、攻撃計画担当者は各魚雷飛行隊に異なる攻撃プロファイルを割り当てることで攻撃ルートの衝突を回避し、目標上空での空中衝突のリスクを大幅に低減することができた。最後に、魚雷が水中に入る前にかなりの距離を空中を移動するため、射程距離が伸びるという利点もありました（高度800フィート（240メートル）、速度300マイル（480キロ/時）で発射された場合、最大1,000ヤード（910メートル））。レーダーが目標までの正確な距離を伝達したため、結果は驚くべきものでした。[ 11 ]
新型機の登場により、魚雷マーク13は旧式化したが、ドラッグリングとスタビライザーによってその有用性が回復した。1943年を通して魚雷の性能は依然として低迷していたが、翌年にはマーク13の挙動に革命が見られた。プロペラブレードの微調整とジャイロの損傷軽減が功を奏したが、最大の改善は、ドラッグリングとシュラウドリングという2つの付属物の安定化効果によるものだった。
ピクルス樽としてよく知られる最初の組み立て品は、1944年までに実用化の準備が整った。航空機魚雷にパラシュートを取り付けた初期の実験では、空気抵抗が兵器の飛行特性に有益な効果をもたらすことが実証されていた。パラシュートは問題の解決策とはならなかったものの、その原理の発見がドラッグリングの開発につながった。合板で作られたこのリングは魚雷の先端に取り付けられ、兵器が空中にある間、安定装置として機能した。振動が軽減され、リングは空気速度を40%減速させ、魚雷が水面に衝突した際には衝撃吸収材として機能した。空気安定性の副産物として水面への進入が改善されたことで、損傷が大幅に軽減され、パイロットは魚雷を投下する高度と速度を上げることができた。
ドラッグリングはマーク13魚雷の信頼性向上に大きく貢献したが、水中性能には依然として改善の余地があった。しかし、1944年の夏半ばまでに、カリフォルニア工科大学が開発したシュラウドリングによって、前年には遠い未来のことと思われていた魚雷革命が完成した。1871年にニューポートが開発した装置とほぼ同じ構造のシュラウドリングは、魚雷の尾翼に装着するように作られた。パイロットの間ではリングテールとして知られていたこの装置は、フックやブローチを減らし、マーク13の特徴であった水中での揺れを大幅に軽減することで、安定した水中走行を実現した。速度と射程距離はわずかに低下した。初期の試験では、リングテール魚雷は最初の潜航深度が深すぎることが判明したが、操縦系統の再調整によって、この最後の障害もすぐに解消された。高温、直線、通常の航行はほぼ100パーセントに達し、かつては批判的だった戦闘報告はすぐにマーク13を称賛する熱狂的なものへと変わった。心理的な面でも、付属装置は成功に貢献した。ピクルスバレルとリングテールを備えた魚雷の外観デザインと、水中航行時の外観の改善は、パイロットたちの心を捉えたのである。
改良型魚雷の供給を早めるため、設計局はシュラウドリングを取り付けた尾部アセンブリを製造し、手持ちの装備の代替品として艦隊に送付した。1944年秋までに、改良型魚雷は広く配備された。新たな改良の結果、高度800フィート（240 メートル）、速度300ノット（560 km/h）までの魚雷投下が許可された。経験上、これらの制限はさらに拡大できることがすぐに明らかになった。1945年初頭のある時、6発のマーク13魚雷が高度5,000～7,000フィート（1,500～2,100 メートル）から投下された。6発のうち5発は高温でまっすぐに正常に飛行することが確認された。戦闘での使用は急速に増加し、その新たな有効性は行われた変更に不釣り合いなほどであった。 1945年4月7日の空襲で、マーク13は45,000トンの戦艦大和、軽巡洋艦、そして数隻の駆逐艦を撃沈した。終戦の数ヶ月前には、マーク13はどの国が保有する航空魚雷よりも優れたものとして広く認められていた。[ 10 ]
1942年、南太平洋で活動していたアメリカ海軍の魚雷艇（PTボート）は、21インチ（53cm）マーク8およびマーク10魚雷の不足に直面し、多数の日本のダイハツ製バージ船と対峙していた。これらのバージ船は一般的に水深が浅く、魚雷攻撃には適さなかった。バージ船に対処するため、PTボートに大型の重機関銃や大砲を搭載する試みが行われた。しかし、こうした搭載は重量と安定性の問題を引き起こし、駆逐艦や巡洋艦といった大型の日本艦艇に対抗するには依然として魚雷が必要だった。
1943年に実施された解決策の一つは、PTボートに搭載されていた2～4本のマーク8魚雷とマーク18魚雷発射管を、大幅に軽量なマーク13魚雷に交換し、軽量のマーク1発射ラックに搭載することで、1艇あたり1,400ポンド（635kg ）以上の軽量化を実現した。また、全長が短いマーク13は甲板上のスペースも少なくて済んだ。発射ラックは、マーク13の空中投下能力を最大限に活用し、魚雷を船体側面から転がすだけで済むように設計されていたため、発射管内での「ホットラン」や、発射時にPTボートの位置を露呈させてしまうことがあった燃えるグリースの炎といったリスクを排除することができた。マーク13には、弾頭がはるかに大きい（ 600ポンド（270kg ）対466ポンド（211kg））という利点もあり、 TNTよりも重量あたりの威力が約1.5倍高い、はるかに強力な爆薬トーペックスが使用されていた。 [ 5 ] マーク13の射程が短く、速度が遅いことは、通常夜間に活動し、射撃位置に到達するためにステルスに頼るボートにとっては許容できるトレードオフと考えられていた。