Nakajima Ki-43 Hayabusa ch.1

Akeno Aviation School Ki-43-II, 1943. U kunt de typische kenmerken van de zogenaamde pre-productie Ki-43-II zien - een ringvormige oliekoeler in de luchtinlaat van de motor en een kleine behuizing van een extra oliekoeler onder de romp.

De Ki-43, door de geallieerden de codenaam "Oscar" gegeven, was de meest talrijke jager van het Japanse Keizerlijke Leger in zijn geschiedenis. Het werd eind jaren '30 ontwikkeld als opvolger van de Ki-27. Hij onderscheidde zich door uitstekende wendbaarheid, maar in veel opzichten was hij inferieur aan zijn tegenstanders. Pogingen om de prestaties te verbeteren en wapens te versterken tijdens de productie maakten weinig verschil, aangezien de geallieerden ook nieuwe, meer geavanceerde typen jagers in dienst namen. Ondanks zijn tekortkomingen en zwakheden bleef de Ki-43 een van de symbolen van het Japanse leger.

In december 1937, met de goedkeuring van de Ki-27 (Type 97) jager door het Japanse Keizerlijke Leger (Dai Nippon Teikoku Rikugun), gaf de Army General Aviation Administration (Rikugun Kōkū Honbu) Nakajima de opdracht om te beginnen met het ontwerp van zijn opvolger . De Ki-27 was het eerste volledig metalen zelfdragende low-wing vliegtuig met een overdekte cockpit dat in dienst trad bij de Army Air Forces. In de nieuwe jager werd besloten om nog een nieuwigheid te gebruiken: een intrekbaar landingsgestel. Wat de prestaties betreft, vereiste de Koku Honbu een maximumsnelheid van minimaal 500 km/u op 4000 m, een klimtijd tot 5000 m van minder dan 5 minuten en een actieradius van 300 km met brandstof voor 30 minuten luchtgevecht of 600 km zonder gangreserve. . De wendbaarheid van de nieuwe jager zou niet slechter zijn dan die van de Ki-27. De bewapening zou bestaan ​​uit twee synchrone 89 mm machinegeweren Type 89 (7,7-shiki), geplaatst in de romp tussen de motor en de cockpit en afvuren via een schroefschijf. Dit is de standaard bewapening van de legerjagers sinds het begin.

Al snel begonnen de voorwaarden voor het volgende programma voor de ontwikkeling van luchtvaartwapens (Koku Heiki Kenkyu Hoshin) te worden ontwikkeld in Koku Honbu, waaronder nieuwe generatie jagers, bommenwerpers en verkenningsvliegtuigen moesten worden gecreëerd, ontworpen om machines te vervangen die net in dienst waren getreden in Koku Honbu. een paar jaar. Er werd besloten om twee categorieën eenmotorige eenzitsjagers te creëren - licht en zwaar. Het was niet de massa van het vliegtuig, maar hun bewapening. Een lichte eenzitsjager (kei tanza sentōki; afgekort als keisen), bewapend met twee 7,7 mm machinegeweren, moest worden ingezet tegen vijandelijke jagers. Om dit te doen, moest hij vooral worden gekenmerkt door een uitstekende wendbaarheid. Hoge maximumsnelheid en bereik waren van ondergeschikt belang. De zware eenzitsjager (jū tanza sentōki; jūsen) zou worden bewapend met twee 7,7 mm machinegeweren en een of twee "kanonnen", d.w.z. zware machinegeweren1. Het werd gemaakt om bommenwerpers te bestrijden, dus het moest een hoge maximale snelheid en stijgsnelheid hebben, zelfs ten koste van het bereik en de wendbaarheid.

Het programma werd op 1 juli 1938 goedgekeurd door het Ministerie van het Leger (Rikgunsho). In de daaropvolgende maanden formuleerde Koku Honbu de prestatie-eisen voor afzonderlijke categorieën vliegtuigen en droeg deze over aan geselecteerde vliegtuigfabrikanten. In veel gevallen is de eerder gebruikte prototypewedstrijdformule verlaten, waarbij aannemers willekeurig werden geselecteerd voor individuele vliegtuigtypes. De nieuwe Nakajima-jager, bedoeld om de Ki-27 te vervangen, werd geclassificeerd als "licht". Het kreeg de militaire aanduiding Ki-43.

Het derde prototype van de Ki-43 (serienummer 4303) werd in maart 1939 gebouwd. Tijdens de tests werd het vliegtuig aangepast om op experimentele machines te lijken (de zogenaamde aanvullende prototypes).

Uitvoering van het project

Het Ki-43-jagerproject is gemaakt door een team onder leiding van ingenieur Yasushi Koyama, die ook voor de energiecentrale zorgde. De projectmanager die verantwoordelijk was voor de bouw van het casco was Minoru Ota. Kunihiro Aoki had de leiding over de sterkteberekeningen, terwijl Tetsuo Ichimaru de leiding had over het vleugelontwerp. De algemene leiding van het project werd uitgevoerd door Dr. Eng. Hideo Itokawa, hoofd aerodynamica bij Nakajima en hoofd van het ontwerp van militaire vliegtuigen (rikugun sekkei-bu).

In overeenstemming met de destijds in Japan geldende jager-ontwerpfilosofie, werd de Ki-43 ontworpen om zo licht mogelijk te zijn. Noch de stoelbepantsering van de piloot, noch de brandstoftankafdichtingen werden gebruikt. Om het werk te versnellen, werden veel technische oplossingen gebruikt die op de Ki-27 werden getest. De enige belangrijke nieuwigheid was een lichtgewicht, eenbenig hoofdlandingsgestel, hydraulisch in- en intrekbaar. Het ontwerp werd waargenomen in de Amerikaanse Vought V-143-jager die in juli 1937 door Japan werd gekocht. Net als bij het origineel waren alleen de poten bedekt na het reinigen, terwijl de wielen zelf onbeschermd bleven. De staartslip bleef onder de achterste romp achter.

De cockpit van de piloot was bedekt met een driedelige behuizing, bestaande uit een vaste voorruit, een verschuifbare achterlimousine en een vast achterste deel, dat een "bult" van plaatstaal op de romp vormde, met twee ramen aan de zijkanten. Het is interessant dat bij het starten van de limousine "gerold" onder de "bult". De gehele brandstofvoorraad, twee keer zo groot als die van de Ki-27, was ondergebracht in vier tanks in de vleugels. Daarom werd de tank niet in de koffer geplaatst. Het vliegtuig was uitgerust met een Type 96 Model 2 transceiver met een mast die een antennekabel op een bult ondersteunde. De piloot had de beschikking over een zuurstofinstallatie. Het doel was een standaard Type 89 optisch vizier, waarvan de buis door een gat in de voorruit ging.

In de ontwerpfase werd aangenomen dat vanwege de grotere afmetingen van het casco en de maximale brandstoftoevoer, evenals het gebruik van het intrek- en landingsgestelmechanisme, samen met het hydraulische systeem, de Ki-43 ongeveer 25 zou zijn % zwaarder dan de Ki. -27. Daarom was een krachtigere motor nodig om de geplande prestaties te bereiken. Koyama koos voor een Nakajima Ha-14 25-cilinder tweesterrenmotor met een startvermogen van 980 pk, met een eentraps compressor met één snelheid. De Ha-25 (fabrieksaanduiding NAM) was gebaseerd op het ontwerp van de Franse Gnome-Rhône 14M, maar met oplossingen van de Ha-20-motor (Britse licentie Bristol Mercury VIII) en eigen ideeën. Het resultaat was een zeer succesvolle krachtbron - hij had een compact ontwerp, kleine afmetingen en gewicht, was eenvoudig te bedienen, betrouwbaar en kon tegelijkertijd lange tijd op een arm mengsel werken, wat het brandstofverbruik verminderde. verbruik en daarmee de actieradius van het vliegtuig vergroot. In 1939 werd de Ha-25 door het leger in serieproductie genomen onder de beschrijvende naam Type 99 met een vermogen van 950 pk. (99-shiki, 950-bariki) 2. In de Ki-43 dreef de motor een vaste houten tweebladige propeller aan met een diameter van 2,90 m zonder deksel.

In het voorjaar van 1938 beoordeelde een commissie van specialisten van de Koku Honbu en Rikugun Koku Gijutsu Kenkyusho (Army Experimental Institute of Aviation Technology, afgekort als Kogiken of Giken) het conceptontwerp van de Ki-43-jager positief en keurde de lay-out goed. . Daarna bestelde Koku Honbu de bouw van drie prototypes (shisakuki) van Nakajima en begonnen de ontwerpers gedetailleerde technische documentatie te ontwikkelen.

Prototypes

Het eerste Ki-43 prototype (serienummer 4301 seizō bangō) verliet de Nakajima Hikōki Kabushiki Gaisha No. 1 (Dai-1 Seizōshō) assemblagefabriek in Ota, Gunma Prefecture begin december 1938, slechts een jaar na ontvangst van de bestelling. Zijn vlucht vond plaats op 12 december vanaf het fabrieksvliegveld van Ojima. In januari 1939 vloog het vliegtuig naar Tachikawa voor gedetailleerde testvluchten bij de Kogiken Research Department. Ze werden ook bijgewoond door instructeurpiloten van de Akeno Army Aviation School (Akeno Rikugun Hikō Gakkō), die toen een extra testfaciliteit was voor de Army Aviation-jagers. Twee andere prototypes (4302 en 4303), voltooid in februari en maart 1939, gingen ook naar Kogiken. Ze verschilden alleen van het eerste prototype in de cabinebekleding - de "bult" was volledig beglaasd en de limousine had minder versterkende frames.

Details over de vluchttest zijn niet bekend, maar het is bekend dat de feedback van de piloot negatief was. De prototypes van de Ki-43 hadden niet veel betere prestaties dan de seriële Ki-27, en tegelijkertijd aanzienlijk slechtere vliegeigenschappen, met name de manoeuvreerbaarheid. Ze waren traag en reageerden traag op het doorbuigen van het roer en het rolroer, en de draaitijden en straal waren te lang. Bovendien waren de start- en landingseigenschappen onbevredigend. Problemen veroorzaakten het hydraulische systeem van het chassis. De manier om het cabinedeksel te openen werd als onpraktisch beoordeeld. In deze situatie stond Koku Honbu dicht bij het besluit om de verdere ontwikkeling van de Ki-43 stop te zetten. Het leiderschap van Nakajima, dat geen potentiële winst wilde verliezen of het prestige van het bedrijf in gevaar wilde brengen, slaagde erin het leger ertoe te brengen de tests uit te breiden en tien aangepaste prototypes te bestellen (4304-4313). Het was bedoeld om nieuwe technische oplossingen, motoren en wapens erin te testen. Team van ingenieurs Koyama begon te werken aan het herontwerpen van de verbeterde Ki-43 om aan de verwachtingen van Koku Honbu te voldoen.

Het ontwerp van het vliegtuig werd vereenvoudigd (wat vervolgens ernstige problemen veroorzaakte met de sterkte van de vleugel) en ook de staarteenheid werd aangepast. De staart werd naar achteren bewogen en het roer bedekte nu de volledige hoogte van de staart en de romppunten, dus het gebied was veel groter. Hierdoor nam de efficiëntie toe, wat een positief effect had op de manoeuvreerbaarheid van het vliegtuig. Het cockpitdeksel werd volledig opnieuw ontworpen en bestond nu uit twee delen - een vaste voorruit en een volledig glazen traanlimousine die naar achteren kon schuiven. De nieuwe kap was niet alleen veel lichter, maar zorgde ook voor een veel beter zicht in alle richtingen (vooral naar achteren). De antennemast werd naar de rechterkant van de voorste romp verplaatst, net achter de motor. Dankzij deze veranderingen is het silhouet van het vliegtuig slanker en aerodynamisch perfecter geworden. De werking van de hydraulische en elektrische systemen is verbeterd, de radio is vervangen door een lichtere Type 96 Model 3 Model 2, er is een vast staartwiel geplaatst in plaats van een skid en de propeller is voorzien van een kap. In mei 1940 werden twee nieuwe vleugeltips ontwikkeld, 20 en 30 cm smaller dan de originele, die het mogelijk maakten om de spanwijdte met respectievelijk 40 en 60 cm te verkleinen, maar het gebruik ervan werd tijdelijk stopgezet.

Testvliegtuigen, aanvullende of complementaire prototypes genoemd (zōka shisakuki), werden gebouwd tussen november 1939 en september 1940. Ze waren uitgerust met Ha-25-motoren met tweebladige Sumitomo-metalen propellers van dezelfde diameter en een hydraulisch mechanisme voor het instellen van de bladkanteling van het Amerikaanse bedrijf Hamilton Standard. Tegelijkertijd werden verschillende hellingshoeken van de bladen getest om hun optimale waarden te bepalen. Op verschillende exemplaren werden volledig nieuwe, driebladige zelfinstellende propellers getest, maar er werd niet besloten om ze in productievliegtuigen te gebruiken.

In juli 1940 werden de prototypes nrs. 4305 en 4309 uitgerust met nieuwe Ha-105-motoren met een startvermogen van 1200 pk. Het was een revisie van de Ha-25 met een eentraps compressor met twee snelheden en een aangepaste versnellingsbak. Na een reeks tests werden de originele motoren op beide machines hersteld. Aan de andere kant moesten de nieuwere Ha-4308-motoren worden getest op vliegtuig nr. 4309 en opnieuw 115, maar vanwege hun grotere lengte en gewicht werd dit idee verlaten. Dit vereiste te veel wijzigingen in het ontwerp van het vliegtuig, bovendien was de Ha-115-motor op dat moment nog niet af. Ten minste één vliegtuig (4313) heeft koelluchtlamellen aan de achterrand van de motorbehuizing met acht scharnierende kleppen aan elke kant en twee aan de bovenkant. De schroefnaaf is afgedekt met een dop. Op vliegtuigen nr. 4310 en 4313 werden de Type 89 machinegeweren vervangen door nieuwe 103 mm No-12,7, met een reserve van 230 of 250 patronen. Sommige experimentele vliegtuigen vlogen tijdens tests zonder wapens, vizieren en radio's (en zelfs met de antennemast gedemonteerd). Succesvolle modificaties die op één monster werden geïntroduceerd en getest, werden vervolgens op andere machines geïmplementeerd.

De belangrijkste nieuwigheid waren immers de zogenaamde gevechtsschilden (sento of kusen furappu), ontwikkeld door Eng. Itokawa. De flappen gingen asymmetrisch voorbij de contouren van de vleugel, d.w.z. op een grotere afstand van de romp dan van de rolroeren, waardoor een systeem ontstaat dat lijkt op de gespreide vleugels van een vlinder (vandaar hun populaire naam voor vlinderkleppen - cho-gata). Tijdens luchtgevechten (tot een snelheid van ongeveer 400 km / h) konden ze 15 ° worden uitgeschoven en afgebogen, wat de manoeuvreerbaarheid van het vliegtuig radicaal verbeterde, waardoor je scherpere bochten kon maken zonder lift te verliezen. Gevechtsschilden werden voor het eerst geïnstalleerd op de laatste drie experimentele eenheden (4311, 4312 en 4313). Ze werden al snel het kenmerk van de Nakajima-strijders.