Ki-43-II z ze Szkoły Lotniczej w Akeno, 1943 rok. Widać cechy typowe dla tzw. serii wstępnej Ki-43-II – pierścieniową chłodnicę oleju we wlocie powietrza do silnika i niewielką obudowę dodatkowej chłodnicy oleju pod kadłubem.
W grudniu 1937 r., wraz z przyjęciem do uzbrojenia lotnictwa Cesarskiej Armii Japońskiej (Dai Nippon Teikoku Rikugun) myśliwca Ki-27 (Typ 97), Główne Biuro Lotnictwa Armii (Rikugun Kōkū Honbu) zleciło firmie Nakajima rozpoczęcie prac przy projekcie jego następcy. Ki-27 był pierwszym wprowadzonym do służby w lotnictwie Armii wolnonośnym dolnopłatem o całkowicie metalowej konstrukcji z zakrytą kabiną pilota. W nowym myśliwcu postanowiono zastosować kolejną nowinkę – chowane podwozie. Jeśli chodzi o osiągi, to Kōkū Honbu zażądało prędkości maksymalnej nie mniejszej niż 500 km/h na wysokości 4000 m, czasu wznoszenia na wysokość 5000 m poniżej 5 minut i promienia działania 300 km z rezerwą paliwa na 30 minut walki powietrznej lub 600 km bez rezerwy. Zwrotność nowego myśliwca miała być nie gorsza niż Ki-27. Uzbrojenie miały tworzyć dwa zsynchronizowane karabiny maszynowe Typ 89 (89-shiki) kal. 7,7 mm, umieszczone w kadłubie między silnikiem a kabiną pilota i strzelające przez krąg śmigła. Było to standardowe uzbrojenie myśliwców lotnictwa Armii od czasu jego powstania.
Wkrótce w Kōkū Honbu zaczęto opracowywać założenia kolejnego programu rozwoju uzbrojenia lotniczego (Kōkū Heiki Kenkyū Hōshin), w którego ramach miała powstać nowa generacja samolotów myśliwskich, bombowych i rozpoznawczych, mających w ciągu kilku lat zastąpić maszyny właśnie wchodzące do służby. Postanowiono stworzyć dwie kategorie jednosilnikowych, jednomiejscowych myśliwców – lekki i ciężki. Nie chodziło o masę samolotów, lecz ich uzbrojenie. Lekki myśliwiec jednomiejscowy (kei tanza sentōki; w skrócie keisen), uzbrojony w dwa kaemy kal. 7,7 mm, miał służyć do walki z myśliwcami przeciwnika. W tym celu musiał charakteryzować się przede wszystkim znakomitą zwrotnością. Wysoka prędkość maksymalna i duży zasięg miały drugorzędne znaczenie. Ciężki myśliwiec jednomiejscowy (jū tanza sentōki; jūsen) miał być natomiast uzbrojony w dwa kaemy kal. 7,7 mm oraz jedno lub dwa „działka”, czyli de facto karabiny maszynowe dużego kalibru1. Przeznaczony był do zwalczania bombowców, wobec czego powinien mieć dużą prędkość maksymalną i wznoszenia, nawet kosztem zasięgu i zwrotności.
Program został zaakceptowany przez Ministerstwo Armii (Rikugunshō) 1 lipca 1938 r. W ślad za tym w kolejnych miesiącach Kōkū Honbu sformułowało wymagania taktyczno-techniczne dla poszczególnych kategorii samolotów i przekazało je wybranym wytwórniom lotniczym. W wielu przypadkach zrezygnowano ze stosowanej wcześniej formuły konkursu prototypów, arbitralnie wybierając wykonawców poszczególnych typów samolotów. Nowy myśliwiec firmy Nakajima, mający zastąpić Ki-27, został zakwalifikowany jako „lekki”. Przydzielono mu oznaczenie wojskowe Ki-43.
Trzeci prototyp Ki-43 (nr ser. 4303) został zbudowany w marcu 1939 roku. W trakcie prób samolot został zmodyfikowany na wzór maszyn doświadczalnych (tzw. dodatkowych prototypów).
Projekt myśliwca Ki-43 powstał w zespole kierowanym przez inżyniera Yasushi Koyamę, który zajął się też zespołem napędowym. Szefem projektu odpowiedzialnym za konstrukcję płatowca został Minoru Ōta. Za obliczenia wytrzymałościowe odpowiadał Kunihiro Aoki, a za konstrukcję skrzydeł Tetsuo Ichimaru. Ogólny nadzór nad projektem sprawował dr inż. Hideo Itokawa, główny aerodynamik firmy Nakajima i szef sekcji projektowej samolotów armijnych (rikugun sekkei-bu).
Zgodnie z obowiązującą wówczas w Japonii filozofią projektowania myśliwców, konstrukcja Ki-43 była możliwie jak najlżejsza. Nie zastosowano ani opancerzenia fotela pilota, ani okładzin uszczelniających na zbiornikach paliwa. W celu przyspieszenia pracy wykorzystano wiele rozwiązań technicznych sprawdzonych w Ki-27. Jedyną istotną nowością było lekkie, jednogoleniowe podwozie główne, wciągane i wysuwane hydraulicznie. Jego konstrukcję podpatrzono w amerykańskim samolocie myśliwskim Vought V-143, zakupionym przez Japonię w lipcu 1937 r. Podobnie jak w oryginale, po schowaniu tylko golenie zakryte były pokrywami, same koła pozostawały natomiast nieosłonięte. Pod tylną częścią kadłuba pozostawiono płozę ogonową.
Kabina pilota zakryta została trzyczęściową osłoną, złożoną z nieruchomego wiatrochronu, odsuwanej do tyłu limuzyny i nieruchomej części tylnej, tworzącej pokryty blachą „garb” na kadłubie, z dwoma okienkami po bokach. Co ciekawe, limuzyna podczas odsuwania „wjeżdżała” w dół pod „garb”. Cały zapas paliwa, dwukrotnie większy niż w Ki-27, mieścił się w czterech zbiornikach w skrzydłach. Zrezygnowano więc z instalowania zbiornika w kadłubie. Samolot wyposażono w radiostację nadawczo-odbiorczą Typ 96 Wzór 2, z masztem podtrzymującym linkę anteny zamontowanym na „garbie”. Pilot miał do dyspozycji instalację tlenową. Do celowania służył standardowy w owym czasie celownik lunetowy Typ 89, którego tuba przechodziła przez otwór w przedniej szybie wiatrochronu.
Na etapie projektowania szacowano, że z powodu większego płatowca i maksymalnego zapasu paliwa oraz zastosowania mechanizmu chowania i wysuwania podwozia wraz z instalacją hydrauliczną, Ki-43 będzie o około 25% cięższy od Ki-27. Dla uzyskania zaplanowanych osiągów konieczny był więc mocniejszy silnik. Koyama wybrał 14-cylindrowy silnik w układzie podwójnej gwiazdy Nakajima Ha-25 o mocy startowej 980 hp, z jednostopniową, jednobiegową sprężarką. Ha-25 (oznaczenie fabryczne NAM) powstał na bazie konstrukcji francuskiego Gnome-Rhône 14M, ale przy wykorzystaniu rozwiązań z silnika Ha-20 (licencyjnego brytyjskiego Bristol Mercury VIII) i własnych pomysłów. Okazał się bardzo udaną jednostką napędową – miał zwartą konstrukcję, niewielkie gabaryty i masę, był łatwy w obsłudze, niezawodny, a przy tym mógł długi czas pracować na ubogiej mieszance, co zmniejszało zużycie paliwa, a tym samym pozwalało zwiększyć zasięg samolotu. W 1939 r. Ha-25 został zaakceptowany przez Armię do produkcji seryjnej pod nazwą opisową Typ 99 o mocy 950 hp (99-shiki 950-bariki)2. W Ki-43 silnik napędzał stałe, drewniane, dwułopatowe śmigło o średnicy 2,90 m, bez kołpaka.
Wiosną 1938 r. komisja specjalistów z Kōkū Honbu i Rikugun Kōkū Gijutsu Kenkyūsho (Instytutu Doświadczalnego Techniki Lotniczej Armii, zwanego w skrócie Kōgiken lub Giken) pozytywnie oceniła projekt wstępny myśliwca Ki-43 i zatwierdziła jego makietę. W ślad za tym Kōkū Honbu zamówiło w firmie Nakajima budowę trzech prototypów (shisakuki), a konstruktorzy przystąpili do opracowania szczegółowej dokumentacji technicznej.
Pierwszy prototyp Ki-43 (numer seryjny – seizō bangō – 4301) opuścił halę montażową Zakładu nr 1 (Dai-1 Seizōshō) firmy Nakajima Hikōki Kabushiki Gaisha w Ōta w prefekturze Gunma na początku grudnia 1938 r., zaledwie rok po otrzymaniu zlecenia. Jego oblotu dokonano 12 grudnia z lotniska fabrycznego Ojima. W styczniu 1939 r. samolot przeleciał do Tachikawy w celu przeprowadzenia szczegółowych prób w locie w wydziale doświadczalnym Kōgiken. Uczestniczyli w nich również piloci-instruktorzy ze Szkoły Lotniczej Armii w Akeno (Akeno Rikugun Hikō Gakkō), pełniącej wówczas funkcję dodatkowego ośrodka testowego samolotów myśliwskich lotnictwa Armii. Pozostałe dwa prototypy (4302 i 4303), ukończone w lutym i marcu 1939 r., także trafiły do Kōgiken. Różniły się od pierwszego prototypu jedynie osłoną kabiny – „garb” został w całości oszklony, a limuzyna miała mniej ram wzmacniających.
Szczegółowe dane z prób w locie nie są znane, ale wiadomo, że opinie pilotów były negatywne. Prototypy Ki-43 miały osiągi niewiele lepsze od seryjnych Ki-27, a przy tym znacznie gorsze własności lotne, zwłaszcza zwrotność. Były ociężałe i wolno reagowały na wychylenia sterów i lotek, a czasy i promienie zakrętów były zbyt duże. Ponadto zachowanie podczas startu i lądowania było niezadowalające. Kłopoty sprawiała instalacja hydrauliczna podwozia. Sposób otwierania osłony kabiny oceniono jako niepraktyczny. W tej sytuacji Kōkū Honbu było bliskie podjęcia decyzji o rezygnacji z dalszego rozwoju Ki-43. Zarządowi firmy Nakajima, który nie chciał utracić potencjalnych zysków ani narazić na szwank prestiżu firmy, udało się skłonić wojskowych do przedłużenia prób i zamówienia dziesięciu poprawionych prototypów (4304–4313). Zamierzano w nich przetestować nowe rozwiązania techniczne, silniki czy uzbrojenie. Zespół inż. Koyamy rozpoczął prace przy modyfikacji projektu, tak aby ulepszony Ki-43 spełnił oczekiwania Kōkū Honbu.
Odchudzono konstrukcję samolotu (co stało się później przyczyną poważnych problemów z wytrzymałością skrzydeł) i zmodyfikowano usterzenie. Statecznik pionowy przesunięto do tyłu, a ster kierunku obejmował teraz całą wysokość statecznika i końcówki kadłuba, wobec czego miał znacznie większą powierzchnię. Dzięki temu wzrosła jego skuteczność, co wpłynęło pozytywnie na zwrotność samolotu. Całkowitej zmianie uległa osłona kabiny, która składała się teraz z dwóch części – nieruchomego wiatrochronu i całkowicie oszklonej limuzyny o kroplowym kształcie, odsuwanej do tyłu. Nowa osłona była nie tylko znacznie lżejsza, ale zapewniała o wiele lepszą widoczność we wszystkich kierunkach (zwłaszcza do tyłu). Maszt antenowy przesunięto na prawą stronę przedniej części kadłuba, tuż za silnik. Dzięki tym zmianom sylwetka samolotu stała się smuklejsza i lepiej dopracowana aerodynamicznie. Poprawiono działanie instalacji hydraulicznej i elektrycznej, radiostację wymieniono na lżejszą Typ 96 Wzór 3 Model 2, zamiast płozy zainstalowano stałe kółko ogonowe, a śmigło zaopatrzono w kołpak. W maju 1940 r. opracowano dwie nowe końcówki skrzydeł, węższe od oryginalnych o 20 i 30 cm, przez co rozpiętość zmniejszyłaby się odpowiednio o 40 i 60 cm, ale czasowo zrezygnowano z ich zastosowania.
Samoloty doświadczalne, określane jako dodatkowe lub uzupełniające prototypy (zōka shisakuki), zostały zbudowane między listopadem 1939 a wrześniem 1940 r. Napędzane były silnikami Ha-25 z metalowymi, dwułopatowymi śmigłami przestawialnymi o takiej samej średnicy firmy Sumitomo, z hydraulicznym mechanizmem zmiany kąta nastawienia łopat amerykańskiej firmy Hamilton Standard. Przy okazji przetestowano różne kąty nastawienia łopat, aby ustalić ich optymalne wartości. Na kilku egzemplarzach przebadano zupełnie nowe, trójłopatowe śmigła samoprzestawialne, ale w samolotach seryjnych nie zdecydowano się na ich użycie.
W lipcu 1940 r. w egzemplarzach nr 4305 i 4309 zamontowano eksperymentalnie nowe silniki Ha-105 o mocy startowej 1200 hp. Była to wersja rozwojowa Ha-25 z jednostopniową dwubiegową sprężarką i zmodyfikowaną przekładnią redukcyjną. Po serii prób w obu maszynach przywrócono oryginalne silniki. Z kolei w samolotach nr 4308 i ponownie 4309 zamierzano przetestować jeszcze nowsze silniki Ha-115, ale ze względu na ich większą długość i masę zrezygnowano z tego pomysłu. Wymagało to bowiem zbyt dużych zmian w konstrukcji samolotu, a poza tym w owym czasie silnik Ha-115 nie był jeszcze dopracowany. Co najmniej w jednym samolocie (4313) na tylnej krawędzi osłony silnika zamontowano żaluzje regulujące przepływ powietrza chłodzącego, mające po osiem odchylanych klapek z każdej strony i dwie na górze. Piastę śmigła osłonięto kołpakiem. W samolotach nr 4310 i 4313 kaemy Typ 89 zastąpiono nowymi Ho-103 kal. 12,7 mm, z zapasem po 230 lub 250 nabojów. Niektóre samoloty doświadczalne latały podczas prób bez uzbrojenia, celownika czy radiostacji (a nawet ze zdemontowanym masztem antenowym). Udane modyfikacje wprowadzone i przetestowane w jakimś egzemplarzu z czasem implementowano także w innych maszynach.
Najważniejszą nowinką były wszakże tzw. klapy bojowe (sentō lub kūsen furappu), opracowywane przez inż. Itokawę. Klapy były wysuwane poza obrys skrzydła niesymetrycznie, tj. na większą odległość przy kadłubie niż od strony lotek, tworząc układ przypominający nieco rozłożone skrzydła motyla (stąd ich popularna nazwa klapy „motylowe” – chō-gata). W trakcie walki powietrznej (do prędkości około 400 km/h) mogły być wysuwane i wychylane o 15°, co radykalnie poprawiało zwrotność samolotu, umożliwiając wykonanie ciaśniejszych zakrętów bez utraty siły nośnej. Klapy bojowe zainstalowano po raz pierwszy w ostatnich trzech egzemplarzach doświadczalnych (4311, 4312 i 4313). Wkrótce stały się znakiem rozpoznawczym samolotów myśliwskich firmy Nakajima.
Pełna wersja artykułu
Pełna wersja artykułu
Pełna wersja artykułu
Pełna wersja artykułu
Pełna wersja artykułu
