昭和１０年夏頃航空本部長山本五十六中将、技術部長原五郎中将、技術部主席部員和田操大佐を中心に将来の航空機武装について熱心に検討されていたが、たまたま在仏武官からエリコンの２０ミリ機銃の報告が入り、調査した結果優秀な機銃と認められた。
一方国内では陸軍の管理工場の日本特殊鋼株式会社で河村正弥博士を中心に機関砲の開発が進められ、２０ミリ級の機関砲（陸軍は２０ミリ以上を機関砲と呼んでいた。）の試作成功も伝えられていたが、陸軍の管理工場に海軍が係われば、陸海軍の摩擦を生じかねず、またこの機関砲が実用化されるまでには問題が生じる可能性も有ったので、エリコンの２０ミリ機銃を全面的に採用する事に決定した。
しかしエリコンの２０ミリ機銃を海軍工廠で生産する余裕は無かった。対米戦の風雲急を告げる中、昭和１０年やっと横須賀海軍工廠の機銃工場を完成させ、機銃の生産を呉海軍工廠から横須賀海軍工廠に移管し、毘式７．７ミリ機銃の生産がやっと軌道に乗りつつあった。この様な状況ではとても７．７ミリ機銃に加えて２０ミリ機銃の生産まで海軍工廠で開始することは出来なかった。かと言って将来航空機の武装の主力となるような機銃を全面輸入に頼ることも許されなかった。主力戦闘機の機銃を全面輸入していたら、本格的な対米戦争が勃発して武器の輸入が不可能になったら、主力戦闘機に搭載する機銃が無くなってしまうではないか。
この時民間での国産化の話を最初に持ち込まれた民間の雄三菱重工は、海軍工廠と同じように設備の大拡張中で余裕が無く、機銃生産への参画を断った。航空本部技術部長原五郎中将は山下汽船の山下亀三郎氏に相談し、そして其の話が浦賀船渠の寺島健氏にもたらされたれたのは昭和１１年正月のことであった。当時海軍航空本部と浦賀船渠との間で次のような約束が交わされて、ついに富岡兵器製作所が設立された。
「機銃に関する技術の導入及びその生産は会社のリスクで実施する。但し約束の時期までに要求する性能の機銃が約束の数だけ出来たならば海軍で買い上げる。生産計画は以下の通り。後に年に１万挺近くまで達することを思えば、その数の少なさは驚くばかりである。 」
機銃 昭和１２年 ６０挺 昭和１３−１６年 年１００挺 弾薬包 昭和１２年 ５万発 昭和１３−１６年 年１０万発
エリコン機銃の各型
浦賀船渠が製造販売権を取得したエリコンの２０ミリ機銃には初速６００ｍ／ｓ，重量２３ｋｇのＦＦ型、装薬量と銃身長をＦＦ型より５０％増して、初速を７５０ｍ／ｓに増した重量３０ｋｇのＦＦＬ型，さらに装薬量と銃身長をＦＦ型の約２倍にして初速を９００ｍ／ｓまで増加させた重量３９ｋｇのＦＦＳ型の３種があった。ただし初速には３段階あるが、発射される弾丸自体はＦＦ，ＦＦＬ，ＦＦＳとも同一である。
エリコンの２０ｍｍ機銃には、これら３種の他にもヒスパノスイザ社とエリコン社が共同開発したモーターカノン型式のＦＦＳ（ＭＫ）もあった。モーターカノンは機銃が航空機の中で最も剛性が大きいエンジンに直接固定され、機体の中心軸上にあるプロペラボスを通して発射されるため命中率が良くなる特徴があった。また剛性の大きいエンジンに固定出来るため威力のある弾丸が使用できるという利点がある型式であった。このモーターカノンが浦賀船渠が得た権利の範囲内であったか否かは、製造販売権の譲渡契約書の一部が現存するものの明確でない。
従来戦闘機に装備されていた７．７ミリ機銃はわずかに１３．３ｋｇであったから、ただでさえ重い２０ｍｍ機銃はＦＦ型が戦闘機の両翼に装備できる限界と思われ、まずＦＦ型が国産された。富岡兵器製作所は、昭和１２年６月には輸入材料を加工したエリコンＦＦ型固定機銃を完成させ、昭和１４年７月には国産材料を用いたＦＦ型固定機銃の純国産銃も完成した。
このエリコンＦＦ型固定機銃はまず「恵式２０ミリ固定機銃１型」と名付けられて採用され、続いて昭和１６年１２月１３日「９９式１号２０ミリ固定機銃」と名称が変更された。この間に富岡兵器製作所は、１３年７月１日、浦賀船渠から独立して大日本兵器株式会社となっている。
航空機への搭載
機銃の国産化が進む中、航空機搭載の実験も繰り返し行われた。昭和１３年８月９５式艦戦（ＦＦ型２挺），９６艦戦（ＦＦ型２挺），ドヴァチン戦闘機（ヒスパノスイザモーターカノン１挺）の比較空中実験が計画されるが、９５式艦戦のＦＦ型２挺の翼内装備は翼断面のフクラミが大きすぎて、ほとんど実験出来ずに中止された。
９６艦戦のＦＦ型２挺は総合成績最良と認められたが、命中精度はモーターカノンを搭載したドヴァチン戦闘機が最良であった。その後、機銃自体は国産化できる所まで試作が進んでいたが、日本海軍にはモーターカノンの装備に適するエンジン（プロペラシャフトが中空なエンジン）がなく、結局終戦まで採用されずに終わっている。
ＦＦ型は、引き続いて昭和１４年１月樺太内路にて耐寒実験、同年７月９６艦戦の翼内装備ＦＦ型２挺の実用実験、１５年６月零式艦上戦闘機装備空中実験と進められ、零戦の空中実験の結果、空気装填弁類の強化が図られる。そして同年７月ＦＦ型を装備した零戦が中支に進出、同年８月遂に重慶上空にて大戦果を納めたのである。
１００発入弾倉の開発
エリコンの２０ミリ機銃の１番の問題点は携行弾数の少なさであった。１発当たれば戦闘機ならバラバラになると言われた２０ミリ機銃も、各銃にたった６０発しか搭載出来ないのは問題であった。昭和１６年２月より１００個入りと１２０個入りの弾倉の設計を開始、同年７月には試作が完成し地上実験が開始された。１２０個入り弾倉は余りにも重すぎてハンドリングできず、地上実験のみで研究は打ち切られる。
同年８月、空中荷重実験が開始され給弾力向上のためバネは弾倉の前後に取り付けられた。また弾倉の重量で機銃がねじられて給弾不良や不発を生じる事が判明し、給弾口部に弾倉の重量を支える支柱を付け、弾倉本体も釣上げる構造として、機銃に弾倉の重量の影響が直接かからないように改良された。
*2昭和１６年１１月に１００発入り弾倉の実験は全て終了し採用が決定する。１００発入り弾倉は従来の６０発入り弾倉より高さが１２０ミリ大きかったから、この弾倉を装備した零戦の翼は上下両面が写真の様に膨らんでいたが、見にくい位置なので識別は容易では無い。
１００発入り弾倉は昭和１７年７月頃から本格的に量産に入り、同年１１月から１２月頃６０発入り弾倉の生産数を越えたものと推定される。ちなみに同年１１月の６０発入りと１００発入りの弾倉の月間生産数量は各４００個であった。*3１００発入り弾倉は１号固定機銃３型にのみ採用されたとする文献が多いが、昭和１９年３月に海軍航空本部が発行した飛行長主管兵器説明資料によると１号固定機銃２型改２の弾倉は６０，１００発入の両方が使えることになっているから、２型にも使えたのは明らかである。
この弾倉は９９式２０ミリ１号固定機銃２型や３型と組み合わされて、零戦３２型が就役する頃から続々と零戦に装備され、ソロモンの空の激闘に参加する事になる。
そして紫電１１型の最初の武装はこの１００発弾倉を付けた９９式２０ミリ１号固定機銃３型４門であった。甲，乙，丙等の派生型を除く純粋な紫電１１型にしか９９式２０ミリ１号固定機銃３型は搭載されていないが、約３００機が生産されたとされている紫電１１型の写真、即ち９９式２０ミリ１号固定機銃３型を搭載した紫電の写真は、これまで１枚も見たことが無い。御存知（お持ち）の方はお知らせいただきたい。
２号銃への転換
９９式２０ミリ１号固定機銃の次の欠点は、初速が６００ｍ／ｓと低いため弾丸の低下量が大きいことであった。５００ｍでの弾丸の低下量は、毘式７．７ミリ機銃が２９０センチなのに対し、１号銃は４９０センチもあった。
これでは威力があっても何々当たらない。ただし初速の速く弾丸の直進性が良い恵式２０ミリ２号固定機銃の重量は、１号銃の２３ｋｇに対して３０ｋｇもあり、かつ発射反動も大きい。このためこのため２号銃は１号銃の試作完了後に試作が開始された。
昭和１５年７月に試作（見取設計）を開始し、１６年９月完成、同年１１月には試験を終了していたが、部隊からは搭載すれば運動性が悪くなると歓迎されず、舶着機銃が恵式二十粍２号固定機銃と呼ばれていたものの、開戦１ケ月前にやっと国産機銃の性能試験が終了し、量産の手配が開始された状況であった。
ところが太平洋戦争に突入すると、Ｂ１７の防御が堅く、９９式２０ミリ１号固定機銃では威力不足と認識され、かつ敵のブローニング機銃の弾丸の直進性が良い事などから、２号銃の採用が決定し、昭和１７年７月２２日、９９式２０ミリ２号固定機銃２型と呼ばれる事になり量産が開始された。
この機銃を搭載した最初の零戦は同年８月末３機に部隊に引き渡され、爾後逐次増加し同年１０月末までに３０機が引き渡される計画であった。
*4 機銃製造の重点は昭和１７年夏頃から、１号銃から徐々に２号銃にシフトして行ったが、そのテンポは遅く昭和１８年末でも２号銃の生産数は１号銃より少なかった。このため同年末から就役し始めた２０ミリ機銃４挺装備の雷電２１型，３１型，３３型の各型は１号銃２挺と２号銃２挺の変則的な装備を採用せざるを得なかったと伝えられる。
９９式２０ミリ２号固定機銃は２型から生産が開始されたが、２型はごく初期に少数が生産されたに過ぎないと推定され、２号銃の生産の主力は１００発弾倉を用い、空気発射から電気発射に改良された９９式２０ミリ２号固定機銃３型であった。この３型が太平洋戦争中期以降に活躍した全ての単座戦闘機に搭載された。
即ち零戦２２型甲，５２型，雷電１１型の各戦闘機である。紫電では、この機銃を４門搭載した型が、紫電１１型甲と呼称され、フィリピンに出撃した３４１空や２０１空の補充機などがこの紫電１１型甲であった。
ベルト給弾化（４型の開発）
一方携行弾数の増加のため、ベルト給弾の研究も昭和１６年１０月にスタートしていた。１００発入り弾倉の試験が佳境を迎えていた頃の事である。そして太平洋戦争が開戦すると携行弾数の増加の声は一気に高まった。この時ベルト給弾の方法として３種類が考案されかつ試作された。
１．機銃の前進，後退運動を利用してスプロケットホイールを回転させて弾帯を送り込む方式（イギリスのイスパノスイザ２０ｍｍ機銃が採用）この方式は計画のみで終了
２．小型電動機を使ってバネを巻き込む方式試製給弾装置１型と命名され、電気部品を芝浦電気に製作を依頼し、海軍航空技術廠で試作され、室内実験も成功したが重量，容積過大で研究打ち切りとなった。
３．左右の退却板を改造してカムを設けてベルトの給弾を行う方法。挿弾子は日本特殊鋼の河村博士の考案になるもので、結局この方法が採用された。
日本特殊鋼が試作を担当し、昭和１７年９月に試作完成、様々な改造が進められつつ、同年１２月に地上試験が終了し射撃試験が開始された頃、ベルト給弾式の４型は試験中にもかかわらず各種飛行機に採用されることとなり、背水の陣となった。
空中実験は昼夜兼行で行われ、機銃にも機体にも様々な改造が実施され苦心惨憺の末、昭和１８年５月遂に１号機銃の試験が成功し、９９式２０ミリ１号固定機銃４型と名付られる。そして同年８月には２号銃の試験も成功裏に終了し、９９式２０ミリ２号固定機銃４型と名付けられた。
１号固定機銃４型は大日本兵器株式会社幸田工場で、２号固定機銃４型は豊川海軍工廠にて量産が開始された。
２号銃は試作完成と同時に量産を開始したため、量産機が１８年１０月に完成すると、図面の誤記、試作図面訂正の量産図面反映忘れ、公差の不備等が重なり、量産しながらも量産機の改造や図面訂正を繰り返すこととなり大混乱となった。
幸田工場の１号銃も事情はほぼ同じで、昭和１９年４月に幸田工場で１号銃の量産銃が完成した際、問題が一気に噴出した。１号銃はもともと２号銃に比べてバランスが悪く、２号銃よりも解決には苦労したが、豊川海軍工廠での経験を生かし約１ケ月の缶詰作業で切り抜けたと言う。この１号固定機銃４型の量産は昭和２０年２月に中止され、以降２号固定機銃４型の生産に全力が注がれた。
ベルト給弾式の９９式２０ミリ１号および２号固定機銃４型は紫電１１乙と紫電改の他に零戦５２型，雷電２１，３１，３３型と雷電３２型の斜銃、月光斜銃などに装備され、太平洋戦争末期の主力機銃となった。また変わった所では、１号固定機銃４型が瑞雲と流星の両翼内に各１挺、計２挺装備されていた。
９９式２０ミリ１号旋回機銃４型
話は跳ぶが、９９式２０ミリ１号固定機銃４型はベルト給弾だが、９９式２０ミリ旋回機銃４型は４５発ドラム弾倉を使用し、動力旋回機銃架に搭載用の機銃であり、同じ２０ミリ１号機銃でも固定機銃と旋回機銃では型の意味は違っている。発射速度増大装置の開発
（４型の改造）
２号銃は１号銃より初速が速いため、命中率が良く、かつ弾丸の威力も大きかったが、発射速度は１号固定機銃４型の５５０発に対して２号固定機銃４型は５００発と発射速度が低いのが欠点だった。
（弾倉式の２号固定機銃３型は４８０発であり、ベルト給弾式の方が発射速度は若干早かった。）
この発射速度の低さは、２号銃の本格的採用が始まった時から既に問題になっており、昭和１８年８月にも退却長を短縮し、強力な緩衝バネで復帰を速めて発射速度を向上させる、発射速度増大装置の開発計画が持ち上がった。
しかし当時は２号銃の量産を開始したばかりで、２号銃の生産を開始した各工場で初期的な故障が多発して、新装置の開発どころでは無かった。２号銃の量産が本格化して、生産が順調に進み始めた昭和１９年５月、懸案の発射速度増大装置の開発がスタートする。同年７月には地上および空中実験が良好な成績で終了し、発射速度は５００から６２０発／分となり、直ちに量産が開始された。
同年８月には硫黄島、サイパン島攻撃に使用、実用実験されたと言う。発射速度増大の代償として反動力が１．５トンに増加し、「機体側の支基に折損を生じ、補給対策実施済のものを生産した。」と記録にあるが、機銃の改造なのか？今ひとつはっきりしない。昭和１９年秋以降に完成した戦闘機の２０ミリ２号固定機銃４型には、この発射速度増大装置が付けられていたものと推定されるが、根拠文書は未だ発見できずにいる。
２号固定機銃５型の開発
９９式２０ミリ固定機銃４型の後継として開発された４型の発射速度増大型である。４型の発射速度は発射速度増大装置の付加により、従来５００発／分から６２０発／分に改善されたが、更なる向上を目指して４型の退却部の重量を更に１ｋｇ程度軽減し、増速バネを強力にしたもので、発射速度は７５０発／分、重量は３８．５ｋｇであった。
昭和１９年１０月設計着手、同年１２月３０日、多賀城海軍工廠にて試作銃４挺完成、昭和２０年１月には製作図面が完備する。量産図面の完成年月日が今に伝わるのはこの２号固定機銃５型のみである。
４型の量産図面の不備に泣かされ、この５型では量産用図面の整備に相当神経を使ったのが判る。同年５月には多賀城海軍工廠にて第１次増加試作機銃１０挺が完成、機能・性能は極めて良好であり、発射速度は７２０発／毎分となった。
同年７月増加試作銃５０挺完成、反動力が４型の発射速度増大装置付の１．５トンに対し、５型では２．５トンとなったため、搭載戦闘機の機体補強計画中に終戦となった。また、烈風の翼内に６挺装備が決定し射撃基礎実験も開始されていた。
９９式２０ミリ２号固定機銃の後継機種として開発されていた１８試２０ミリ固定機銃１型が、この機銃の成功によって、開発中止となったため、この９９式２０ミリ２号固定機銃５型が日本海軍の最後の２０ミリ機銃となったのである。
１８試２０ミリ固定機銃１型
９９式２０ミリ２号固定機銃の後継機種として開発された初速９００ｍ／ｓ，発射速度７００発／分，重量４５ｋｇの戦闘機用の翼内機銃である。
１８試２０ミリ固定機銃の弾丸は９９式１号固定機銃や２号固定機銃と共通であるが、発射のための装薬は２号銃の２１．６ｇに対して３４ｇと５０％以上も多い、このため初速は前者の７５０ｍ／ｓから９００ｍ／ｓに増加している。
そのくせ薬莢の長さは２号銃より１８試固定機銃の方が３ｍｍ短い（装薬の充填密度が高い事を意味する。）と言う、かなり特徴的な弾薬を使用していた。
銃の機構はガス圧利用式で先行して開発されていた、１７試３０ミリ固定機銃１型（後の５式３０ミリ固定機銃１型）のスケールダウン版であった。
昭和１８年９月に要求性能が決定され、一技廠に於いて設計・試作が着手された。昭和１９年１月１号機が完成、一技廠において直ち実験が開始された。
同年８月には、零戦に依る空中実験を実施する所まで遂にこぎつけたが、他の緊急作業が相次いで発生したためと、同年末には、発射速度が７２０発／分に達する９９式２０ミリ２号固定機銃５型が使える目途が立ったため、昭和２０年３月頃には試作はほとんど中絶状態となり、開発中止されるに至った。
機銃の作動メカニズム
９９式２０ミリ機銃の作動方式は、国内ではエリコン方式と呼ばれているが、国際的にはＡＰＩ方式(Advanced Primer
Ignition/先進的な火管発火方式)と呼ばれるブローバックの方式の一種である。本来のブローバック方式では、弾薬包は薬室に完全に装填された状態で火管に打撃が加えられて発火し、弾丸が発射される。
しかしＡＰＩ方式では弾薬包が薬室に完全に装填されるる直前で発火する。このため尾栓が前進するエネルギーと発射エネルギーが相殺されて、機銃自体が受ける発射反動力が小さくなるので、２０ミリという大口径の割には軽量小型化が可能であり、ブローバック方式の中でも優れた方式であった。
例えば陸軍の２０ミリ機関砲のホ５は、砲身後座・ガス利用式で８５ｇの弾丸を初速７５０ｍ／ｓで発射する機関砲で、重量が３７ｋｇもあったが、海軍の９９式２０ミリ機銃は、ホ５の１．５倍もある１２３ｇの弾を初速７５０ｍ／ｓで発射するにもかかわらず、機銃の重量は僅かに３０ｋｇであった。
９９式２０ミリ機銃の作動原理は、１号固定機銃も２号固定機銃も基本的には同じである。１図の様に機関部の最後部まで下げられた尾栓は、発射杷柄を引くと２図の様に尾栓懸金が外れて推進バネの力により前進する。
この時、給弾口にある弾薬包は尾栓頭で押されて薬室内に前進する。弾薬包は３図の様に薬室の終端まで装填される前に発火されて弾丸を発射する。尾栓は４図の様に発射反動を吸収しながら、更に薬室終端まで達した後、５図の様に発射反動によって機関部の最後部まで再び後退する。
この尾栓後退途中に爪が出ており、空薬莢が爪に蹴り出されて排出される仕組みであった。尾栓が機関部の最後尾に達した時、発射杷柄が引かれていないと、尾栓は尾栓懸金にかかって停止する。発射杷柄が引かれていると、尾栓懸金は尾栓にかかる位置から外れており、尾栓は停止せずに再び１図に戻って射撃が継続される。
さて１図の状態まで尾栓を下げるにはどうするのか？２０ミリ機銃ではこの作動機構を装填機（チャージャー）と言う。実際には尾栓を後退させて装填準備をするだけで、装填を直接行う機構では無い。１−４図では省略していた装填機の概念を追加したのが６図と７図である。
尾栓は推進バネを収納するケースと一体になっているので、尾栓を後退させる為には、推進バネを縮めなければならない。この推進バネ力のみで発射の反動を受けた尾栓の後退を止め、その反発力のみで装填を行うのだから、推進バネ力は相当なもので、装填機のシリンダーの力で縮められるのである。
当初は空気でシリンダーを作動させる方式であったが、当時の技術力では空気の漏れを完全に止めるシール部が製造出来ず、漏れが時々発生し空中で装填，抜弾が出来なくなるという不具合が根絶出来なかかったため、１号２０ミリ固定機銃３型の途中から油圧方式に変更されている。（油圧式装填機の試験完了は、１７年８月）
図６，７は装填機構説明用概念図であり、実際の取付位置は、固定機銃では全て機銃の左側面に、１号２０ミリ旋回機銃４型では銃身の上、且つ固定機銃よりかなり前方に装着されている。
弾薬
９９式２０ミリ機銃の弾薬は、１号固定機銃用を９９式（当初は恵式）２０ミリ機銃１号弾薬包、２号固定機銃用を９９式（当初は恵式）２０ミリ機銃２号弾薬包と呼称した。１号弾薬包と２号弾薬包は弾丸は共通となっており、２号弾薬包は初速を速くするために装薬を１号弾薬包の１３．６グラムから２１．６グラムに増加させている。このため２号弾薬包の長さは１号弾薬包より２９．５ミリ長い１７３．９ミリになっている。話は飛ぶが、薬莢を含む弾薬全体の事を海軍は弾薬包、陸軍は弾薬筒と別の呼び方で呼んでいる。
弾薬包の種類は大別すると７種類あり、１号銃用の弾薬包は１号ＸＸＸ弾薬包と呼ばれていた。一例を示せば通常弾は１号通常弾薬包と呼称される。
実戦の場合、４種類の弾種を一定のサイクルで混ぜて用いた。
通常弾薬包(錆):破壊用
曳跟通常弾薬包(赤):弾道修正／破壊用
焼夷通常弾薬包(黄):ガソリンタンク着火用
徹甲通常弾薬包(白):貫徹･破壊用
（ ）で示したのは、弾種の識別のための弾丸外側の塗色＝識別色である。弾帯に着けられた弾は、一定の法則で装填されるので、錆，赤，黄，白，錆，赤，黄，白というように一定のリズムでカラフルに見えるのである。
弾薬包は上記の種類は同じであっても信管の違いや弾丸の内部構造の違いによって更に細分されており、塗色の上に書かれる白線の数や太さで判別される。
例えば写真３５８Ｃの、通常弾薬包は弾丸の塗色は錆色であり、その上に白線が２本書かれていることから１号通常弾薬包改２と識別できる。私は未だ錆色という色がどんな色か知らないので、もし知っている方がいらっしゃったら教えていただきたい。
この写真は米軍によって捕獲された弾薬包の写真で、英文の解説が付いているが、その解説に色はライトグリーンとあるので銅の錆の色の緑青色に近いのではないかと想像してはいるのだが、曳跟通常弾薬包は弾道を修正するために、３秒間曳跟を視認出来、その間１号弾薬包で1,000メートル，２号弾薬包で1,300メートル曳跟を引きながら飛翔する。焔の色は赤，橙，黄色の３色があった。赤は蓚酸ストロンチウム，過酸化ストロンチウムで発光、橙は塩化ナトリウム，過酸化カルシウム，炭酸カルシウムで、黄色は硝酸バリウムと蓚酸ソーダで発光させていた。
徹甲通常弾薬包は敵機の装甲部やエンジン等の堅固な部分の破壊を狙った弾で、その威力は、Ｂ１７の操縦席の装甲に相当する１５．６ミリの防弾鋼板を１号弾薬包なら２００メートルで、２号弾薬包なら３００メートルで貫通できた。それまで用いられていた９７式７．７ミリ機銃の撤甲弾薬包は射距離１００メートルで、僅か８ミリの防弾鋼板しか貫通できなかったから格段の進歩であった。
実戦に使われた弾にはもう一種類、着色弾薬包がある。海面に打ち込んで、発見した潜水艦の位置を表示するために造られた弾であり、戦闘機には搭載されていない。
残りの２種は訓練や試験の時に使用される演習弾薬包（識別色／黒）と曳跟弾薬包（識別／赤）である。両弾種共炸裂する必要はなく、弾丸の中には炸薬が入っていないので、標的に衝突しても爆発しない。吹き流しを射つ時には、実戦と同様に一定の割合で弾帯（弾倉）に込められた曳跟弾の曳跟で射線を確認しながら狙いを調整する訓練をするのである。
初期の機械式信管
弾丸の中に炸薬が入っていても、目標に当たった時に信管が確実に炸裂してくれなければ意味が無い。エリコンの２０ｍｍ機銃導入時の信管は機械式で通常弾薬包や曳跟通常弾薬包、焼夷通常弾等の機体破壊用の弾種は機体に接触した瞬間に発火させるため弾頭信管であった。
他にもガソリンタンク発火用の遅動炸裂徹甲弾薬包用の弾底信管も有ったが、この弾が国産されたか否かは不明である。
弾頭信管は通常弾薬包用，曳跟通常弾薬包用、焼夷通常弾用では細部に違いがあるが、基本的な発火機構は何れも同じで、弾丸の頭部の信管が敵に接触し、信管頭部が潰れると同時に釘の様な形をした打針は信管内に突入して雷管を叩き、厚さ０．０５ミリの錫箔の中に入った発薬（０．１ｇ）を発火させ、発薬の下にある窒化鉛、その回りのペントリットが順に発火し、弾丸内の炸薬を発火させる仕組である。
信管には安全装置が２重に組まれており、打針は安全栓で止められており、これが外れないと打針は動かず、発火しない仕組みであった。
この安全栓は安全留金で止められているが、発射の衝撃で安全留金が留金発條（バネ）を圧縮して安全留金が安全栓から外れ、安全栓が動ける様になり、次に安全栓は弾丸の回転によって打針から外れる仕組であった。
即ち信管は発射の衝撃と弾が回転が加えられない限り爆発しない２重の安全機構が組まれていたのである。この信管は当時としては非常に良く出来た信管であった。
しかし２０ミリ機銃はよく腔発を起こし、そのほとんどが信管の不具合と考えられた。この信管の欠点は２重の安全機構があるとは言え、打針を通す穴が弾頭から雷管まで一直線につながっており、打針には常に雷管を叩く方向の加速度が加わるから、安全栓の回りにささいな組立ミスや公差外れなどがあると、異常作動を起こして一挙に自爆する可能性を内在している点であった。この腔発がひとたび発生すれば銃身は破裂し、零戦であれば片翼は吹き飛び墜落の憂き目を見ることになる。
初期の国産２０ミリ機銃はこの腔発に悩まされ、９９式２０ミリ１号固定機銃２型と２型改１の銃身を強化して腔発の外部への影響を少しでも少なくするため、銃身に鋼線を巻き付けた２型特と２型改１特をわざわざ制式化している程である。
ローター式信管の開発
初期の機械式弾頭信管の欠点を改善したのがローター式信管である。安全栓をパチンコ玉に穴が開いたような形をした転輪（ローター）に換え、弾丸が回転するとローターが遠心力で回転し、ローターに開いた穴が打針と一直線になる仕組であった。
このローターが遠心力で回転しない限り、絶対に打針が雷管を叩けない仕組である。現代の信管も小型の機械信管は基本的にこの型式を踏襲する優秀な機構である。このローター式信管は９９式２０ミリ機銃信管２型と名付けられ、この信管付の弾薬包は以下の５種類が造られた。
通常弾弾薬包改２(識別色/錆色白線２本)
曳跟通常弾薬包改3(識別色/赤･白線３本)
曳跟通常弾薬包改4(識別色/赤･太白線１本)
改３は曳跟色が赤、改４は曳跟色橙または黄
焼夷通常弾薬包改3(識別色/黄･白線３本)
焼夷通常弾薬包改4(識別色/黄･太白線３本)
改４は焼夷剤の黄燐の安全性改善した弾薬。
通常弾用信管と曳跟通常弾用信管の違い
曳跟通常弾用信管は敵に命中しないと自爆する。この機能は通常弾用信管にはない機能である。曳跟通常弾用信管には最底部にの雷管の底に穴が開いている。
曳跟が尽きるまで敵に当たらないと、雷管底部のこの穴から曳跟の火が炸薬を伝わって信管に伝わり、自爆するのである。
