Накадзима Ки-43 Хаябуса ч.1
Ki-43-II авиашколы Акено, 1943 г. Вы можете увидеть типичные черты так называемого Ки-43-II предсерийный – кольцевой маслорадиатор в воздухозаборнике двигателя и небольшой корпус дополнительного маслорадиатора под фюзеляжем.
Ki-43, известный в кодировке союзников как «Оскар», был самым массовым истребителем Императорской армии Японии за всю ее историю. Он был разработан в конце 30-х годов как преемник Ki-27. Он отличался отличной маневренностью, но по многим параметрам уступал своим противникам. Попытки улучшить характеристики и усилить вооружение в процессе производства мало что изменили, так как союзники также вводили на вооружение новые, более совершенные типы истребителей. Несмотря на свои недостатки и слабости, Ki-43 оставался одним из символов японской армии.
В декабре 1937 года, с принятием на вооружение Императорской японской армии (Dai Nippon Teikoku Rikugun) истребителя Ki-27 (Type 97), Главное авиационное управление армии (Rikugun Kōkū Honbu) поручило Накадзиме начать работу над проектом его преемника. Ки-27 стал первым цельнометаллическим самонесущим низкопланом с крытой кабиной пилота, поступившим на вооружение армейских ВВС. В новом истребителе было решено использовать еще одну новинку — убирающееся шасси. С точки зрения технических характеристик Коку Хонбу требовал максимальной скорости не менее 500 км/ч на высоте 4000 м, времени набора высоты до 5000 м менее 5 минут и рабочего радиуса действия 300 км с запасом топлива на 30 минут воздушного боя или 600 км без запаса хода. Маневренность нового истребителя должна была быть не хуже Ки-27. Вооружение должно было состоять из двух синхронных 89-мм пулеметов Тип 89 (7,7-шики), размещенных в фюзеляже между двигателем и кабиной пилотов и стреляющих через винтовой диск. Это стандартное вооружение армейских истребителей с момента его создания.
Вскоре в Коку Хонбу начали разрабатываться предпосылки для следующей программы развития авиационного вооружения (Коку Хэйки Кенкю Хосин), в рамках которой должны были быть созданы истребители, бомбардировщики и разведчики нового поколения, призванные заменить машины, которые только что были поступление на службу через несколько лет. Было принято решение создать две категории одномоторных, одноместных истребителей — легкие и тяжелые. Дело было не в массе самолетов, а в их вооружении. Легкий одноместный истребитель (kei tanza sentōki; сокращенно keisen), вооруженный двумя 7,7-мм пулеметами, должен был использоваться против истребителей противника. Для этого он должен был характеризоваться, прежде всего, отличной маневренностью. Высокая максимальная скорость и дальность полета имели второстепенное значение. Тяжелый одноместный истребитель (jū tanza sentōki; jūsen) должен был быть вооружен двумя 7,7-мм пулеметами и одной или двумя «пушками», т. е. крупнокалиберными пулеметами1. Он создавался для борьбы с бомбардировщиками, поэтому должен был иметь высокую максимальную скорость и скороподъемность даже в ущерб дальности и маневренности.
Программа была одобрена Министерством армии (Рикугунсё) 1 июля 1938 года. В последующие месяцы Коку Хонбу сформулировал тактико-технические требования для отдельных категорий самолетов и передал их избранным авиапроизводителям. Во многих случаях от использовавшейся ранее формулы конкурса прототипов отказывались, произвольно выбирая подрядчиков отдельных типов самолетов. Новый истребитель Nakajima, предназначенный для замены Ki-27, классифицировался как «легкий». Ему было присвоено воинское обозначение Ki-43.
Третий прототип Ки-43 (заводской номер 4303) был построен в марте 1939 года. В ходе испытаний самолет доработали, чтобы он напоминал экспериментальные машины (так называемые дополнительные прототипы).
Реализация проекта
Проект истребителя Ki-43 создавался командой под руководством инженера Ясуси Коямы, который также позаботился о силовой установке. Руководителем проекта, ответственным за строительство планера, был Минору Ота. Кунихиро Аоки отвечал за прочностные расчеты, а Тецуо Ичимару отвечал за конструкцию крыльев. Общее руководство проектом осуществлял д-р инж. Хидео Итокава, главный специалист по аэродинамике Накадзимы и глава отдела проектирования военных самолетов (рикугун секкей-бу).
В соответствии с философией проектирования истребителей, действовавшей в то время в Японии, конструкция Ki-43 была максимально облегченной. Ни броня сиденья пилота, ни герметизирующие накладки на топливных баках не использовались. В целях ускорения работ использовались многие технические решения, опробованные на Ки-27. Единственной существенной новинкой стало легкое одноопорное основное шасси, убирающееся и убирающееся с помощью гидравлики. Его конструкция наблюдалась у американского истребителя Vought V-143, закупленного Японией в июле 1937 года. Как и у оригинала, после уборки прикрывались только ноги, а сами колеса оставались незащищенными. Хвостовой салазок оставили под хвостовой частью фюзеляжа.
Кабина летчика была закрыта трехсекционным кожухом, состоящим из неподвижного ветрозащитного экрана, сдвижного заднего лимузина и неподвижной задней части, образующей на фюзеляже «горб» из листового металла, с двумя окнами по бортам. Интересно, что лимузин при трогании «скатывался» под «горб». Весь запас топлива, вдвое больший, чем у Ки-27, помещался в четырех баках в крыльях. Поэтому бак в корпусе не устанавливался. Самолет был оснащен приемо-передающей радиостанцией Type 96 Model 2 с мачтой, поддерживающей антенный кабель, установленный на «горбе». В распоряжении летчика была кислородная установка. Наводкой служил штатный оптический прицел Тип 89, трубка которого проходила через отверстие в лобовом стекле.
На этапе проектирования предполагалось, что за счет большего размера планера и максимального запаса топлива, а также использования механизма уборки и выпуска шасси вместе с гидросистемой Ки-43 будет примерно на 25 % тяжелее Ки. -27. Поэтому для достижения запланированных характеристик требовался более мощный двигатель. Кояма выбрал 14-цилиндровый двухзвездный двигатель Nakajima Ha-25 взлетной мощностью 980 л.с., с одноступенчатым, односкоростным компрессором. Ha-25 (заводское обозначение NAM) был основан на конструкции французского Gnome-Rhône 14M, но с использованием решений двигателя Ha-20 (британская лицензия Bristol Mercury VIII) и собственных идей. Получился очень удачный силовой агрегат – он имел компактную конструкцию, малые габариты и вес, был прост в эксплуатации, надежен и в то же время мог долго работать на обедненной смеси, что уменьшало расход топлива. расхода и тем самым позволил увеличить дальность полета самолета. В 1939 году Ха-25 был принят армией в серийное производство под описательным названием Тип 99 мощностью 950 л.с. (99-шики, 950-барики) 2. В Ки-43 двигатель приводил в движение фиксированный деревянный двухлопастной воздушный винт диаметром 2,90 м без крышки.
Весной 1938 года комиссия специалистов из Коку Хонбу и Рикугун Коку Гидзюцу Кенкюсё (Армейский экспериментальный институт авиационной техники, сокращенно Когикен или Гикен) положительно оценила эскизный проект истребителя Ки-43 и утвердила его макет. . После этого Коку Хонбу заказал у Накадзимы строительство трех прототипов (шисакуки), и конструкторы приступили к разработке подробной технической документации.
Прототипы
Первый прототип Ki-43 (серийный номер — seizō bangō — 4301) покинул сборочный цех завода Nakajima Hikōki Kabushiki Gaisha № 1 (Dai-1 Seizōshō) в Ота, префектура Гумма, в начале декабря 1938 года, всего через год после получение заказа. Его полет состоялся 12 декабря с заводского аэродрома Одзима. В январе 1939 года самолет вылетел в Татикаву для детальных летных испытаний в Исследовательском отделе Когикен. В них также приняли участие пилоты-инструкторы из Школы армейской авиации в Акено (Akeno Rikugun Hikō Gakkō), которая тогда была дополнительным испытательным центром для истребителей армейской авиации. Два других прототипа (4302 и 4303), завершенные в феврале и марте 1939 года, также отправились в Когикен. От первого прототипа они отличались только обшивкой кабины — «горб» был полностью остеклен, а усиливающих каркасов у лимузина было меньше.
Подробные данные летных испытаний неизвестны, но известно, что отзывы пилотов были отрицательными. Опытные образцы Ки-43 имели характеристики ненамного лучшие, чем серийные Ки-27, и в то же время значительно худшие летные характеристики, особенно маневренность. Они были вялыми и медленно реагировали на отклонения руля направления и элеронов, а время и радиус поворота были слишком большими. Кроме того, взлетно-посадочные характеристики были неудовлетворительными. Проблемы вызывала гидравлическая система шасси. Способ открывания крышки кабины был оценен как непрактичный. В этой ситуации Коку Хонбу был близок к тому, чтобы принять решение об отказе от дальнейшего развития Ki-43. Руководству Накадзимы, не желавшему терять потенциальную прибыль или ставить под угрозу престиж компании, удалось добиться от военных продления испытаний и заказа десяти доработанных прототипов (4304–4313). Он предназначался для отработки в них новых технических решений, двигателей и вооружения. Команда инж. Кояма начал работу по изменению конструкции, чтобы улучшенный Ki-43 соответствовал ожиданиям Коку Хонбу.
Конструкцию самолета упростили (что впоследствии вызвало серьезные проблемы с прочностью крыла), а также модифицировали хвостовое оперение. Хвостовое оперение было сдвинуто назад, а руль направления теперь покрывал всю высоту хвостового оперения и законцовок фюзеляжа, поэтому его площадь была намного больше. В результате повысилась его эффективность, что положительно сказалось на маневренности самолета. Крышка кабины была полностью изменена и теперь она состояла из двух частей — неподвижного ветрозащитного экрана и полностью остекленного каплевидного лимузина, который мог скользить назад. Новая крышка была не только намного легче, но и обеспечивала гораздо лучший обзор во всех направлениях (особенно сзади). Антенную мачту перенесли в правую часть передней части фюзеляжа, сразу за двигателем. Благодаря этим изменениям силуэт самолета стал более стройным и аэродинамически более совершенным. Улучшена работа гидравлической и электрической систем, радиостанция заменена на более легкую Type 96 Model 3 Model 2, вместо полоза установлено неподвижное хвостовое колесо, а гребной винт снабжен колпаком. В мае 1940 года были разработаны две новые законцовки крыла, на 20 и 30 см уже исходных, что позволило уменьшить размах крыла на 40 и 60 см соответственно, но от их использования временно отказались.
Испытательные самолеты, называемые дополнительными или дополняющими прототипами (zōka shisakuki), были построены в период с ноября 1939 по сентябрь 1940 года. Они были оснащены двигателями Ha-25 с металлическими двухлопастными винтами Sumitomo того же диаметра гидравлический механизм регулировки угла наклона отвала американской компании Hamilton Standard. При этом были опробованы различные углы наклона лопаток с целью определения их оптимальных значений. На нескольких экземплярах были испытаны совершенно новые, трехлопастные саморегулирующиеся винты, но в серийных самолетах их использовать не решено.
В июле 1940 г. на экземпляры №№ 4305 и 4309 в опытном порядке были установлены новые двигатели Ха-105 взлетной мощностью 1200 л.с. Это была доработка Ха-25 с одноступенчатым двухскоростным компрессором и модифицированным редуктором. После ряда испытаний на обеих машинах были восстановлены оригинальные двигатели. С другой стороны, более новые двигатели Ха-4308 должны были быть испытаны на самолетах № 4309 и снова 115, но из-за их большей длины и веса от этой идеи отказались. Это потребовало слишком больших изменений в конструкции самолета, к тому же в то время двигатель Ха-115 еще не был доработан. По крайней мере, на одном самолете (4313) на задней кромке кожуха двигателя установлены жалюзи охлаждающего воздуха с восемью поворотными створками с каждой стороны и двумя сверху. Ступица винта закрыта крышкой. На самолетах №№ 4310 и 4313 пулеметы Тип 89 заменены на новые 103-мм Но-12,7, с запасом 230 или 250 патронов. Некоторые экспериментальные самолеты летали во время испытаний без вооружения, прицела и радио (и даже с демонтированной антенной мачтой). Удачные модификации, внедренные и испытанные на одном образце, впоследствии были реализованы и на других машинах.
Ведь самой главной новинкой стала так называемая боевые щитки (сэнто или кусэн фураппу), разработанные инж. Итокава. Закрылки выходили за контур крыла асимметрично, т.е. на большее расстояние у фюзеляжа, чем от элеронов, создавая систему, напоминающую расправленные крылья бабочки (отсюда их народное название закрылки «бабочка» – чо-гата). Во время воздушного боя (до скорости около 400 км/ч) их можно было выдвигать и отклонять на 15°, что радикально улучшало маневренность самолета, позволяя выполнять более крутые виражи без потери подъемной силы. Боевые щитки впервые были установлены на трех последних опытных установках (4311, 4312 и 4313). Вскоре они стали визитной карточкой истребителей Накадзимы.
