Nakajima Ki-43 Hayabusa rozdz.1
Akeno Aviation School Ki-43-II, 1943. Można zobaczyć typowe cechy tzw. przedprodukcyjnego Ki-43-II - pierścieniową chłodnicę oleju we wlocie powietrza do silnika oraz małą skrzynkę dodatkowej chłodnicy oleju pod kadłub.
Ki-43, nazwany przez aliantów „Oscar”, był najliczniejszym myśliwcem Cesarskiej Armii Japońskiej w swojej historii. Został opracowany pod koniec lat 30. jako następca Ki-27. Wyróżniał się doskonałą zwrotnością, ale pod wieloma względami ustępował przeciwnikom. Próby poprawy osiągów i wzmocnienia broni podczas produkcji nie miały większego znaczenia, ponieważ alianci wprowadzili do służby także nowe, bardziej zaawansowane typy myśliwców. Pomimo swoich niedociągnięć i słabości Ki-43 pozostał jednym z symboli armii japońskiej.
W grudniu 1937 roku, wraz z przyjęciem myśliwca Ki-27 (Typ 97) przez Cesarską Armię Japońską (Dai Nippon Teikoku Rikugun), Generalna Administracja Lotnictwa Wojskowego (Rikugun Kōkū Honbu) zleciła Nakajimę rozpoczęcie prac nad projektem jego następcy . Ki-27 stał się pierwszym całkowicie metalowym samonośnym dolnopłatem z zadaszonym kokpitem, który wszedł do służby w lotnictwie wojskowym. W nowym myśliwcu postanowiono zastosować kolejną nowość - chowane podwozie. Pod względem osiągów Koku Honbu wymagał prędkości maksymalnej co najmniej 500 km/h na 4000 m, czasu wznoszenia do 5000 m poniżej 5 minut oraz zasięgu działania 300 km z paliwem przez 30 minut walki powietrznej lub 600 km bez rezerwy chodu. Zwrotność nowego myśliwca miała być nie gorsza niż Ki-27. Uzbrojenie miało składać się z dwóch zsynchronizowanych 89-mm karabinów maszynowych Typ 89 (7,7-shiki), umieszczonych w kadłubie między silnikiem a kokpitem i strzelających przez śrubową tarczę. To standardowe uzbrojenie bojowników armii od samego początku.
Wkrótce w Koku Honbu zaczęto opracowywać założenia do kolejnego programu rozwoju uzbrojenia lotniczego (Koku Heiki Kenkyu Hoshin), w ramach którego miały powstać myśliwce, bombowce i samoloty rozpoznawcze nowej generacji, mające zastąpić maszyny, które właśnie wchodziły do służby w kilka lat. Postanowiono stworzyć dwie kategorie jednosilnikowych myśliwców jednomiejscowych - lekkie i ciężkie. Nie chodziło o masę samolotu, ale o jego uzbrojenie. Lekki myśliwiec jednomiejscowy (kei tanza sentōki; w skrócie keisen), uzbrojony w dwa karabiny maszynowe kal. 7,7 mm, miał być używany przeciwko myśliwcom wroga. W tym celu musiał charakteryzować się przede wszystkim doskonałą zwrotnością. Wysoka prędkość maksymalna i zasięg miały drugorzędne znaczenie. Ciężki myśliwiec jednomiejscowy (jū tanza sentōki; jūsen) miał być uzbrojony w dwa karabiny maszynowe kal. 7,7 mm i jedno lub dwa „armaty”, czyli ciężkie karabiny maszynowe1. Został stworzony do walki z bombowcami, musiał więc mieć dużą prędkość maksymalną i prędkość wznoszenia, nawet kosztem zasięgu i zwrotności.
Program został zatwierdzony przez Ministerstwo Armii (Rikugunsho) 1 lipca 1938 r. W kolejnych miesiącach Koku Honbu sformułował wymagania dotyczące osiągów dla poszczególnych kategorii samolotów i przekazał je wybranym producentom samolotów. W wielu przypadkach zrezygnowano z dotychczas stosowanej formuły konkursu prototypów, a wykonawców wybierano losowo dla poszczególnych typów samolotów. Nowy myśliwiec Nakajima, mający zastąpić Ki-27, został sklasyfikowany jako „lekki”. Nadano mu wojskowe oznaczenie Ki-43.
Trzeci prototyp Ki-43 (numer seryjny 4303) został zbudowany w marcu 1939 roku. W trakcie testów samolot został zmodyfikowany tak, by przypominał maszyny eksperymentalne (tzw. dodatkowe prototypy).
Wdrożenie projektu
Projekt myśliwca Ki-43 został stworzony przez zespół kierowany przez inżyniera Yasushiego Koyamę, który również opiekował się elektrownią. Kierownikiem projektu odpowiedzialnym za budowę płatowca był Minoru Ota. Kunihiro Aoki był odpowiedzialny za obliczenia wytrzymałościowe, podczas gdy Tetsuo Ichimaru był odpowiedzialny za projekt skrzydła. Generalne kierownictwo projektu sprawował dr inż. Hideo Itokawa, główny aerodynamik w Nakajima i szef projektowania samolotów wojskowych (rikugun sekkei-bu).
Zgodnie z filozofią projektowania myśliwców obowiązującą w tym czasie w Japonii, Ki-43 został zaprojektowany tak, aby był jak najlżejszy. Nie zastosowano opancerzenia fotela pilota ani uszczelek zbiornika paliwa. W celu przyspieszenia prac zastosowano wiele rozwiązań technicznych testowanych na Ki-27. Jedyną istotną nowością było lekkie, jednocięgnowe podwozie główne, chowane i chowane hydraulicznie. Jego konstrukcję zaobserwowano w zakupionym przez Japonię w lipcu 143 roku amerykańskim myśliwcu Vought V-1937. Podobnie jak w oryginale, po czyszczeniu zakryte zostały jedynie nogi, natomiast same koła pozostały niezabezpieczone. Pod tylnym kadłubem pozostawiono płoz ogonowy.
Kokpit pilota był osłonięty trzyczęściową obudową, składającą się ze stałej przedniej szyby, przesuwnej tylnej limuzyny i stałej tylnej części, tworzącej „garb” z blachy na kadłubie, z dwoma szybami po bokach. Ciekawostką jest to, że przy ruszaniu limuzyna „toczyła się” pod „garb”. Całe zapasy paliwa, dwukrotnie większe niż w Ki-27, umieszczono w czterech zbiornikach w skrzydłach. Dlatego czołg nie został zainstalowany w obudowie. Samolot był wyposażony w transceiver Typ 96 Model 2 z masztem podtrzymującym kabel antenowy zamontowany na garbie. Pilot miał do dyspozycji instalację tlenową. Końcówka była standardowym celownikiem optycznym Type 89, którego tubus przechodził przez otwór w przedniej szybie.
Na etapie projektowania przyjęto, że ze względu na większe gabaryty płatowca i maksymalny zapas paliwa oraz zastosowanie mechanizmu chowania i lądowania wraz z układem hydraulicznym Ki-43 będzie miał ok. % cięższy niż Ki. -25. Dlatego do osiągnięcia planowanych osiągów potrzebny był mocniejszy silnik. Koyama wybrał 27-cylindrowy, dwugwiazdkowy silnik Nakajima Ha-14 o mocy startowej 25 KM, z jednostopniową, jednobiegową sprężarką. Ha-980 (oznaczenie fabryczne NAM) bazował na konstrukcji francuskiego Gnome-Rhône 25M, ale z wykorzystaniem rozwiązań silnika Ha-14 (licencja brytyjska Bristol Mercury VIII) oraz własnych pomysłów. W efekcie powstała bardzo udana jednostka napędowa – miała zwartą konstrukcję, niewielkie wymiary i wagę, była łatwa w obsłudze, niezawodna, a jednocześnie mogła długo pracować na ubogiej mieszance, co zmniejszało zużycie paliwa. zużycie paliwa, a tym samym pozwoliło zwiększyć zasięg samolotu. W 20 roku Ha-1939 został przyjęty przez wojsko do produkcji seryjnej pod nazwą opisową Typ 25 o mocy 99 KM. (950-shiki, 99-bariki) 950. W Ki-2 silnik napędzał stałe drewniane dwułopatowe śmigło o średnicy 43 m bez osłony.
Wiosną 1938 r. komisja specjalistów z Koku Honbu i Rikugun Koku Gijutsu Kenkyusho (Army Experimental Institute of Aviation Technology, w skrócie Kogiken lub Giken) pozytywnie oceniła projekt myśliwca Ki-43 i zatwierdziła jego układ. . Następnie Koku Honbu zlecił Nakajima budowę trzech prototypów (shisakuki), a projektanci zaczęli opracowywać szczegółową dokumentację techniczną.
Prototypy
Pierwszy prototyp Ki-43 (numer seryjny 4301 seizō bangō) opuścił montownię Nakajima Hikōki Kabushiki Gaisha No. 1 (Dai-1 Seizōshō) w Ota w prefekturze Gunma na początku grudnia 1938 roku, zaledwie rok po otrzymaniu zamówienia. Jego lot odbył się 12 grudnia z lotniska fabrycznego Ojima. W styczniu 1939 roku samolot poleciał do Tachikawy na szczegółowe testy w locie w Wydziale Badawczym Kogiken. Uczestniczyli w nich także piloci instruktorzy ze Szkoły Lotnictwa Armii Akeno (Akeno Rikugun Hikō Gakkō), która wówczas była dodatkowym ośrodkiem testowym dla myśliwców Army Aviation. Dwa inne prototypy (4302 i 4303), ukończone w lutym i marcu 1939 r., również trafiły do Kogiken. Od pierwszego prototypu różniły się tylko wykładziną kabiny – „garb” był całkowicie przeszklony, a limuzyna miała mniej ram wzmacniających.
Szczegóły testów w locie są nieznane, ale wiadomo, że opinie pilotów były negatywne. Prototypy Ki-43 nie charakteryzowały się znacznie lepszymi osiągami niż seryjny Ki-27, a jednocześnie znacznie gorszymi właściwościami lotnymi, zwłaszcza manewrowością. Były powolne i wolno reagowały na wychylenia steru i lotek, a czasy i promień skrętu były zbyt długie. Ponadto parametry startu i lądowania były niezadowalające. Problemy spowodował układ hydrauliczny podwozia. Uznano, że sposób otwierania pokrywy kabiny jest niepraktyczny. W tej sytuacji Koku Honbu był bliski podjęcia decyzji o rezygnacji z dalszego rozwoju Ki-43. Kierownictwo Nakajimy, nie chcąc tracić potencjalnych zysków ani narażać prestiżu firmy, zdołało skłonić wojsko do rozszerzenia testów i zamówienia dziesięciu zmodyfikowanych prototypów (4304-4313). Przeznaczony był do testowania w nich nowych rozwiązań technicznych, silników i uzbrojenia. Zespół inżynierów Koyama rozpoczął prace nad przeprojektowaniem ulepszonego Ki-43, aby spełnić oczekiwania Koku Honbu.
Konstrukcja samolotu została uproszczona (co później spowodowało poważne problemy z wytrzymałością skrzydła), a także zmodyfikowano część ogonową. Ogon został cofnięty, a ster pokrywał teraz całą wysokość ogona i czubków kadłuba, dzięki czemu jego powierzchnia była znacznie większa. W efekcie wzrosła jego wydajność, co pozytywnie wpłynęło na zwrotność samolotu. Pokrywa kokpitu została całkowicie przeprojektowana i teraz składała się z dwóch części – nieruchomej szyby przedniej i w pełni przeszklonej limuzyny w kształcie łzy, która mogła się przesuwać do tyłu. Nowa osłona była nie tylko znacznie lżejsza, ale także zapewniała znacznie lepszą widoczność we wszystkich kierunkach (zwłaszcza do tyłu). Maszt antenowy został przesunięty na prawą stronę przedniego kadłuba, tuż za silnikiem. Dzięki tym zmianom sylwetka samolotu stała się smuklejsza i doskonalsza aerodynamicznie. Poprawiono działanie układu hydraulicznego i elektrycznego, radio zastąpiono lżejszym Type 96 Model 3 Model 2, zamontowano stałe koło ogonowe zamiast płozy, a śmigło wyposażono w kołpak. W maju 1940 r. opracowano dwa nowe końcówki skrzydeł, o 20 i 30 cm węższe od oryginalnych, co pozwoliło zmniejszyć rozpiętość skrzydeł odpowiednio o 40 i 60 cm, ale tymczasowo zrezygnowano z ich stosowania.
Samoloty testowe, zwane prototypami uzupełniającymi lub uzupełniającymi (zōka shisakuki), były budowane między listopadem 1939 a wrześniem 1940 roku. Wyposażone były w silniki Ha-25 z metalowymi dwułopatowymi śmigłami Sumitomo o tej samej średnicy, hydraulicznym mechanizmem regulacji nachylenia łopat amerykańskiej firmy Hamilton Standard. Jednocześnie testowano różne kąty nachylenia łopatek w celu określenia ich optymalnych wartości. Na kilku egzemplarzach przetestowano zupełnie nowe, trójłopatowe śmigła samonastawne, ale nie zdecydowano się na ich zastosowanie w samolotach produkcyjnych.
W lipcu 1940 r. prototypy nr 4305 i 4309 wyposażono w nowe silniki Ha-105 o mocy startowej 1200 KM. Była to wersja Ha-25 z jednostopniową dwubiegową sprężarką i zmodyfikowaną skrzynią biegów. Po serii testów w obu maszynach przywrócono oryginalne silniki. Z kolei nowsze silniki Ha-4308 miały być testowane na samolotach nr 4309 i ponownie 115, jednak ze względu na ich większą długość i masę zrezygnowano z tego pomysłu. Wymagało to zbyt wielu zmian w konstrukcji samolotu, ponadto w tym czasie silnik Ha-115 nie był jeszcze sfinalizowany. Co najmniej jeden samolot (4313) ma żaluzje powietrza chłodzącego na tylnej krawędzi obudowy silnika z ośmioma klapami na zawiasach po każdej stronie i dwiema na górze. Piasta śruby jest zakryta zaślepką. W samolotach nr 4310 i 4313 karabiny maszynowe Typ 89 zostały zastąpione nowymi 103 mm nr 12,7, z zapasem 230 lub 250 pocisków. Niektóre eksperymentalne samoloty latały podczas testów bez broni, celowników i radia (a nawet ze zdemontowanym masztem antenowym). Udane modyfikacje wprowadzone i przetestowane na jednej próbce zostały następnie wdrożone na innych maszynach.
W końcu najważniejszą nowością były tak zwane tarcze bojowe (sento lub kusen furappu), opracowane przez inż. Itokawa. Klapy wychodziły asymetrycznie poza obrys skrzydła, tj. w większej odległości od kadłuba niż od lotek, tworząc układ przypominający rozpostarte skrzydła motyla (stąd ich popularna nazwa klap motylkowych – cho-gata). Podczas walki powietrznej (do prędkości około 400 km/h) można je było wysuwać i odchylać o 15°, co radykalnie poprawiało manewrowość samolotu, pozwalając na wykonywanie ostrzejszych zakrętów bez utraty siły nośnej. Tarcze bojowe zostały po raz pierwszy zainstalowane na ostatnich trzech jednostkach eksperymentalnych (4311, 4312 i 4313). Wkrótce stały się znakiem rozpoznawczym wojowników Nakajima.
