Nakajima Ki-43 Hayabusa Kap.1
Akeno Aviation School Ki-43-II, 1943. Sie können die typischen Merkmale der sogenannten Vorproduktion Ki-43-II sehen - einen ringförmigen Ölkühler im Motorlufteinlass und ein kleines Gehäuse eines zusätzlichen Ölkühlers darunter der Rumpf.
Die Ki-43, von den Alliierten mit dem Codenamen „Oscar“ versehen, war das zahlreichste Jagdflugzeug der kaiserlichen japanischen Armee in ihrer Geschichte. Es wurde Ende der 30er Jahre als Nachfolger des Ki-27 entwickelt. Er zeichnete sich durch hervorragende Manövrierfähigkeit aus, war seinen Gegnern jedoch in vielerlei Hinsicht unterlegen. Versuche, die Leistung zu verbessern und die Waffen während der Produktion zu stärken, brachten kaum einen Unterschied, da die Alliierten auch neue, fortschrittlichere Jägertypen in Dienst stellten. Trotz seiner Mängel und Schwächen blieb der Ki-43 eines der Symbole der japanischen Armee.
Im Dezember 1937, mit der Einführung des Jagdflugzeugs Ki-27 (Typ 97) durch die Kaiserlich Japanische Armee (Dai Nippon Teikoku Rikugun), beauftragte die Allgemeine Luftfahrtverwaltung der Armee (Rikugun Kōkū Honbu) Nakajima mit der Arbeit am Entwurf seines Nachfolgers . Die Ki-27 war der erste selbsttragende Ganzmetall-Tiefdecker mit überdachtem Cockpit, der bei den Heeresluftstreitkräften in Dienst gestellt wurde. Beim neuen Jäger wurde beschlossen, eine weitere Neuheit zu verwenden – ein Einziehfahrwerk. In Bezug auf die Leistung erforderte der Koku Honbu eine Höchstgeschwindigkeit von mindestens 500 km/h auf 4000 m, eine Steigzeit auf 5000 m von weniger als 5 Minuten und eine Reichweite von 300 km mit Treibstoff für 30 Minuten Luftkampf oder 600 km ohne Gangreserve. . Die Manövrierfähigkeit des neuen Jägers sollte nicht schlechter sein als die der Ki-27. Die Bewaffnung sollte aus zwei synchronen 89-mm-Maschinengewehren vom Typ 89 (7,7-Shiki) bestehen, die im Rumpf zwischen Motor und Cockpit platziert waren und durch eine Schraubenscheibe feuerten. Dies ist seit ihrer Einführung die Standardbewaffnung der Heereskämpfer.
Bald begannen in Koku Honbu die Voraussetzungen für das nächste Luftfahrtwaffenentwicklungsprogramm (Koku Heiki Kenkyu Hoshin) zu entwickeln, in dessen Rahmen Jäger, Bomber und Aufklärungsflugzeuge der neuen Generation geschaffen werden sollten, die Maschinen ersetzen sollten, die gerade erst in Dienst gestellt worden waren ein paar Jahren. Es wurde beschlossen, zwei Kategorien einmotoriger, einsitziger Jäger zu schaffen – leichte und schwere. Es lag nicht an der Masse der Flugzeuge, sondern an ihrer Bewaffnung. Ein leichter einsitziger Jäger (kei tanza sentōki; abgekürzt: keisen), bewaffnet mit zwei 7,7-mm-Maschinengewehren, sollte gegen feindliche Jäger eingesetzt werden. Dafür musste er sich vor allem durch eine hervorragende Manövrierfähigkeit auszeichnen. Hohe Höchstgeschwindigkeit und Reichweite waren zweitrangig. Der schwere einsitzige Jäger (jū tanza sentōki; jūsen) sollte mit zwei 7,7-mm-Maschinengewehren und einer oder zwei „Kanonen“, also schweren Maschinengewehren, bewaffnet sein1. Es wurde für den Kampf gegen Bomber entwickelt und musste daher eine hohe Höchstgeschwindigkeit und Steiggeschwindigkeit aufweisen, auch auf Kosten der Reichweite und Manövrierfähigkeit.
Das Programm wurde am 1. Juli 1938 vom Armeeministerium (Rikugunsho) genehmigt. In den folgenden Monaten formulierte Koku Honbu die Leistungsanforderungen für einzelne Flugzeugkategorien und übergab diese an ausgewählte Flugzeughersteller. In vielen Fällen wurde die früher verwendete Prototypen-Wettbewerbsformel aufgegeben, bei der die Auftragnehmer nach dem Zufallsprinzip für einzelne Flugzeugtypen ausgewählt wurden. Der neue Nakajima-Jäger, der die Ki-27 ersetzen sollte, wurde als „leicht“ eingestuft. Es erhielt die militärische Bezeichnung Ki-43.
Der dritte Prototyp der Ki-43 (Seriennummer 4303) wurde im März 1939 gebaut. Während der Tests wurde das Flugzeug so modifiziert, dass es Versuchsmaschinen ähnelte (sogenannte zusätzliche Prototypen).
Projektdurchführung
Das Ki-43-Kampfflugzeugprojekt wurde von einem Team unter der Leitung des Ingenieurs Yasushi Koyama entwickelt, der sich auch um das Kraftwerk kümmerte. Der für den Bau der Flugzeugzelle verantwortliche Projektleiter war Minoru Ota. Kunihiro Aoki war für die Festigkeitsberechnungen verantwortlich, während Tetsuo Ichimaru für das Flügeldesign verantwortlich war. Die Gesamtleitung des Projektes oblag Dr.-Ing. Hideo Itokawa, Chef-Aerodynamiker bei Nakajima und Leiter des Militärflugzeugdesigns (rikugun sekkei-bu).
Im Einklang mit der damals in Japan geltenden Kampfflugzeug-Designphilosophie wurde die Ki-43 so leicht wie möglich konstruiert. Es wurden weder Pilotensitzpanzerung noch Treibstofftankdichtungen verwendet. Um die Arbeit zu beschleunigen, wurden viele am Ki-27 getestete technische Lösungen verwendet. Die einzige wesentliche Neuerung war ein leichtes, einbeiniges Hauptfahrwerk, das hydraulisch ein- und ausfahrbar war. Sein Design wurde im amerikanischen Jagdflugzeug Vought V-143 beobachtet, das Japan im Juli 1937 kaufte. Wie beim Original wurden nach der Reinigung nur die Beine abgedeckt, während die Räder selbst ungeschützt blieben. Die Heckkufe blieb unter dem hinteren Rumpf.
Das Cockpit des Piloten war mit einem dreiteiligen Gehäuse abgedeckt, das aus einer festen Windschutzscheibe, einer verschiebbaren Hecklimousine und einem festen Heckteil bestand und einen „Höcker“ aus Blech auf dem Rumpf bildete, mit zwei Fenstern an den Seiten. Interessant ist, dass die Limousine beim Starten unter dem „Buckel“ „rollte“. Der gesamte Treibstoffvorrat, doppelt so groß wie beim Ki-27, war in vier Tanks in den Tragflächen untergebracht. Daher wurde der Tank nicht in das Gehäuse eingebaut. Das Flugzeug war mit einem Transceiver vom Typ 96 Modell 2 ausgestattet, dessen Mast ein auf einem Buckel montiertes Antennenkabel trug. Dem Piloten stand eine Sauerstoffanlage zur Verfügung. Die Spitze war ein standardmäßiges optisches Visier vom Typ 89, dessen Rohr durch ein Loch in der Windschutzscheibe geführt wurde.
In der Konstruktionsphase wurde davon ausgegangen, dass der Ki-43 aufgrund der größeren Größe der Flugzeugzelle und der maximalen Kraftstoffversorgung sowie der Verwendung des Einzieh- und Fahrwerksmechanismus zusammen mit dem Hydrauliksystem etwa 25 betragen würde % schwerer als das Ki. -27. Daher war ein stärkerer Motor erforderlich, um die geplante Leistung zu erreichen. Koyama entschied sich für einen Nakajima Ha-14 25-Zylinder-Zwei-Sterne-Motor mit einer Startleistung von 980 PS und einem einstufigen Kompressor mit einer Geschwindigkeit. Die Ha-25 (Werksbezeichnung NAM) basierte auf dem Design der französischen Gnome-Rhône 14M, verwendete aber Lösungen aus dem Ha-20-Motor (britische Lizenz Bristol Mercury VIII) und eigenen Ideen. Das Ergebnis war ein sehr erfolgreiches Triebwerk - es hatte eine kompakte Bauweise, geringe Abmessungen und ein geringes Gewicht, war einfach zu bedienen, zuverlässig und konnte gleichzeitig lange mit einem mageren Gemisch arbeiten, was den Kraftstoffverbrauch senkte. Verbrauch und erlaubte dadurch, die Reichweite des Flugzeugs zu erhöhen. 1939 wurde der Ha-25 von der Armee unter dem beschreibenden Namen Typ 99 mit einer Leistung von 950 PS in die Serienproduktion aufgenommen. (99-shiki, 950-bariki) 2. Bei der Ki-43 trieb der Motor einen feststehenden hölzernen Zweiblattpropeller mit einem Durchmesser von 2,90 m ohne Abdeckung an.
Im Frühjahr 1938 bewertete eine Kommission aus Spezialisten des Koku Honbu und Rikugun Koku Gijutsu Kenkyusho (Army Experimental Institute of Aviation Technology, abgekürzt als Kogiken oder Giken) den Entwurf des Ki-43-Jagdflugzeugs positiv und genehmigte dessen Layout. . Danach ordnete Koku Honbu bei Nakajima den Bau von drei Prototypen (Shisakuki) an und die Designer begannen mit der Entwicklung einer detaillierten technischen Dokumentation.
Prototypen
Der erste Ki-43-Prototyp (Seriennummer 4301 seizō bangō) verließ das Montagewerk Nakajima Hikōki Kabushiki Gaisha Nr. 1 (Dai-1 Seizōshō) in Ota, Präfektur Gunma, Anfang Dezember 1938, nur ein Jahr nach Erhalt der Bestellung. Sein Flug fand am 12. Dezember vom Fabrikflugplatz Ojima aus statt. Im Januar 1939 flog das Flugzeug zu detaillierten Flugtests in der Kogiken-Forschungsabteilung nach Tachikawa. Sie wurden auch von Fluglehrern der Akeno Army Aviation School (Akeno Rikugun Hikō Gakkō) besucht, die damals ein zusätzliches Testzentrum für Army Aviation-Kampfflugzeuge war. Zwei weitere Prototypen (4302 und 4303), die im Februar und März 1939 fertiggestellt wurden, gingen ebenfalls nach Kogiken. Sie unterschieden sich vom ersten Prototyp nur in der Kabinenverkleidung – der „Höcker“ war komplett verglast und die Limousine hatte weniger Verstärkungsrahmen.
Details zu den Flugtests sind nicht bekannt, aber das Feedback der Piloten ist bekanntermaßen negativ. Die Prototypen der Ki-43 hatten keine wesentlich bessere Leistung als die Serien-Ki-27 und gleichzeitig deutlich schlechtere Flugeigenschaften, insbesondere Manövrierfähigkeit. Sie reagierten träge und langsam auf Ausschläge von Seiten- und Querruder, und die Wendezeiten und der Radius waren zu lang. Zudem waren die Start- und Landeeigenschaften unbefriedigend. Probleme verursachte das hydraulische System des Fahrgestells. Die Möglichkeit, den Kabinendeckel zu öffnen, wurde als unpraktisch beurteilt. In dieser Situation stand Koku Honbu kurz davor, die Weiterentwicklung der Ki-43 aufzugeben. Nakajimas Führung, die keine potenziellen Gewinne verlieren oder das Ansehen des Unternehmens gefährden wollte, schaffte es, das Militär dazu zu bringen, die Tests zu verlängern und zehn modifizierte Prototypen (4304-4313) zu bestellen. Es war dazu gedacht, darin neue technische Lösungen, Motoren und Waffen zu testen. Team von Ingenieuren Koyama begann mit der Neugestaltung des verbesserten Ki-43, um Koku Honbus Erwartungen zu erfüllen.
Das Design des Flugzeugs wurde vereinfacht (was in der Folge zu ernsthaften Problemen mit der Festigkeit des Flügels führte) und auch das Leitwerk wurde modifiziert. Das Heck wurde nach hinten verschoben und das Seitenruder bedeckte nun die gesamte Höhe des Hecks und der Rumpfspitzen, sodass seine Fläche viel größer war. Dadurch stieg seine Effizienz, was sich positiv auf die Manövrierfähigkeit des Flugzeugs auswirkte. Der Cockpitdeckel wurde komplett neu gestaltet und bestand nun aus zwei Teilen – einer festen Windschutzscheibe und einer vollständig verglasten Tropfenlimousine, die nach hinten gleiten konnte. Die neue Abdeckung war nicht nur viel leichter, sondern sorgte auch für eine deutlich bessere Sicht in alle Richtungen (insbesondere nach hinten). Der Antennenmast wurde auf die rechte Seite des vorderen Rumpfes, direkt hinter den Motor, verlegt. Dank dieser Änderungen ist die Silhouette des Flugzeugs schlanker und aerodynamisch perfekter geworden. Die Funktionsweise der hydraulischen und elektrischen Systeme wurde verbessert, das Radio wurde durch ein leichteres Typ 96 Modell 3 Modell 2 ersetzt, anstelle einer Kufe wurde ein festes Spornrad eingebaut und der Propeller ist mit einer Kappe ausgestattet. Im Mai 1940 wurden zwei neue Flügelspitzen entwickelt, die 20 bzw. 30 cm schmaler als die ursprünglichen waren und eine Reduzierung der Flügelspannweite um 40 bzw. 60 cm ermöglichten, deren Verwendung jedoch vorübergehend aufgegeben wurde.
Testflugzeuge, sogenannte ergänzende oder ergänzende Prototypen (zōka shisakuki), wurden zwischen November 1939 und September 1940 gebaut. Sie waren mit Ha-25-Motoren mit zweiflügeligen Sumitomo-Metallpropellern gleichen Durchmessers und einem hydraulischen Blattneigungsverstellmechanismus der amerikanischen Firma Hamilton Standard ausgestattet. Gleichzeitig wurden verschiedene Neigungswinkel der Schaufeln getestet, um deren optimale Werte zu ermitteln. An mehreren Exemplaren wurden völlig neue, dreiflügelige selbsteinstellende Propeller getestet, es wurde jedoch nicht beschlossen, sie in Serienflugzeugen einzusetzen.
Im Juli 1940 wurden die Prototypen Nr. 4305 und 4309 mit neuen Ha-105-Motoren mit einer Startleistung von 1200 PS ausgestattet. Es handelte sich um eine Überarbeitung des Ha-25 mit einem einstufigen Kompressor mit zwei Geschwindigkeiten und einem modifizierten Getriebe. Nach einer Reihe von Tests wurden bei beiden Maschinen die Originalmotoren wiederhergestellt. Andererseits sollten die neueren Ha-4308-Triebwerke auf den Flugzeugen Nr. 4309 und erneut 115 getestet werden, aber aufgrund ihrer größeren Länge und ihres größeren Gewichts wurde diese Idee aufgegeben. Dies erforderte zu viele Änderungen im Design des Flugzeugs, außerdem war der Ha-115-Motor zu diesem Zeitpunkt noch nicht fertiggestellt. Mindestens ein Flugzeug (4313) verfügt über Kühlluftlamellen an der Hinterkante des Triebwerksgehäuses mit acht aufklappbaren Klappen auf jeder Seite und zwei auf der Oberseite. Die Schraubennabe ist mit einer Kappe abgedeckt. Bei den Flugzeugen Nr. 4310 und 4313 wurden die Maschinengewehre vom Typ 89 durch neue 103-mm-Maschinengewehre Nr. 12,7 mit einer Reserve von 230 oder 250 Schuss ersetzt. Einige Versuchsflugzeuge flogen während der Tests ohne Waffen, Visiere und Funkgeräte (und sogar mit demontiertem Antennenmast). Erfolgreiche Modifikationen, die an einem Muster vorgenommen und getestet wurden, wurden anschließend auf anderen Maschinen implementiert.
Die wichtigste Neuheit waren schließlich die sogenannten Kampfschilde (sento oder kusen furappu), entwickelt von Eng. Itokawa. Die Klappen gingen asymmetrisch über die Kontur des Flügels hinaus, d.h. in einem größeren Abstand vom Rumpf als von den Querrudern, wodurch ein System entsteht, das den ausgebreiteten Flügeln eines Schmetterlings ähnelt (daher ihr populärer Name für Schmetterlingsklappen - Cho-Gata). Während des Luftkampfes (bis zu einer Geschwindigkeit von etwa 400 km / h) konnten sie um 15 ° ausgefahren und abgelenkt werden, was die Manövrierfähigkeit des Flugzeugs radikal verbesserte und es Ihnen ermöglichte, engere Kurven zu fahren, ohne an Auftrieb zu verlieren. Kampfschilde wurden zuerst auf den letzten drei Versuchseinheiten (4311, 4312 und 4313) installiert. Sie wurden bald zum Markenzeichen der Nakajima-Kämpfer.
