Nakajima Ki-43 Hayabusa ch.1
Letecká škola Akeno Ki-43-II, 1943. K vidění jsou typické znaky tzv. předsériové Ki-43-II - prstencový chladič oleje v sání vzduchu motoru a malá skříňka přídavného chladiče oleje pod trup.
Ki-43, který Spojenci kódově označovali jako „Oscar“, byl nejpočetnějším stíhacím letounem japonské císařské armády ve své historii. Byl vyvinut na konci 30. let jako nástupce Ki-27. Vyznačoval se vynikající manévrovatelností, ale v mnoha ohledech byl nižší než jeho soupeři. Pokusy o zlepšení výkonu a posílení zbraní během výroby neměly žádný rozdíl, protože Spojenci zaváděli do výzbroje i nové, pokročilejší typy stíhaček. Přes své nedostatky a slabiny zůstal Ki-43 jedním ze symbolů japonské armády.
V prosinci 1937, po přijetí stíhačky Ki-27 (typ 97) japonskou císařskou armádou (Dai Nippon Teikoku Rikugun), pověřila armádní správa generálního letectví (Rikugun Kōkū Honbu) Nakajimu, aby zahájil práce na návrhu jeho nástupce. . Ki-27 se stal prvním celokovovým samonosným dolnoplošníkem s krytým kokpitem, který vstoupil do služby u armádního letectva. V nové stíhačce bylo rozhodnuto použít další novinku – zatahovací podvozek. Co se týče výkonu, Koku Honbu vyžadoval maximální rychlost alespoň 500 km/h ve 4000 m, dobu stoupání do 5000 m za méně než 5 minut a provozní dojezd 300 km s palivem na 30 minut souboje resp. 600 km bez rezervy chodu. . Ovladatelnost nové stíhačky neměla být horší než u Ki-27. Výzbroj měly tvořit dva synchronní 89mm kulomety Type 89 (7,7-shiki), umístěné v trupu mezi motor a kokpit a střílející přes šroubovací kotouč. Jedná se o standardní výzbroj armádních stíhaček od jejího vzniku.
Brzy se v Koku Honbu začaly vyvíjet předpoklady pro další program vývoje leteckých zbraní (Koku Heiki Kenkyu Hoshin), v jehož rámci měly vzniknout stíhačky, bombardéry a průzkumná letadla nové generace, které měly nahradit stroje, které právě vstoupily do služby v r. pár let. Bylo rozhodnuto vytvořit dvě kategorie jednomotorových jednomístných stíhaček – lehké a těžké. Nešlo o hmotnost letounů, ale o jejich výzbroj. Proti nepřátelským stíhačkám měla sloužit lehká jednomístná stíhačka (kei tanza sentōki; zkráceně keisen), vyzbrojená dvěma 7,7mm kulomety. K tomu se musel vyznačovat především výbornou manévrovatelností. Vysoká maximální rychlost a dolet byly druhořadé. Těžký jednomístný stíhač (jū tanza sentōki; jūsen) měl být vyzbrojen dvěma 7,7mm kulomety a jedním nebo dvěma „kanóny“, tedy těžkými kulomety1. Byl vytvořen pro boj s bombardéry, takže musel mít vysokou maximální rychlost a rychlost stoupání, a to i na úkor doletu a manévrovatelnosti.
Program byl schválen ministerstvem armády (Rikugunsho) dne 1. července 1938. V následujících měsících Koku Honbu formuloval výkonnostní požadavky pro jednotlivé kategorie letadel a předal je vybraným výrobcům letadel. V mnoha případech byla dříve používaná prototypová soutěžní formule opuštěna a dodavatelé byli pro jednotlivé typy letadel vybráni náhodně. Nová stíhačka Nakajima, která má nahradit Ki-27, byla klasifikována jako „lehká“. Dostal vojenské označení Ki-43.
Třetí prototyp Ki-43 (sériové číslo 4303) byl postaven v březnu 1939. Během zkoušek byl letoun upraven tak, aby připomínal experimentální stroje (tzv. přídavné prototypy).
Realizace projektu
Projekt stíhačky Ki-43 vytvořil tým pod vedením inženýra Yasushi Koyamy, který se staral i o elektrárnu. Projektovým manažerem zodpovědným za stavbu draku byl Minoru Ota. Kunihiro Aoki měl na starosti pevnostní výpočty, zatímco Tetsuo Ichimaru měl na starosti návrh křídla. Generální řízení projektu provedl Dr. Eng. Hideo Itokawa, hlavní aerodynamik ve společnosti Nakajima a vedoucí konstrukce vojenských letadel (rikugun sekkei-bu).
V souladu s filozofií designu stíhaček, která v té době platila v Japonsku, byl Ki-43 navržen tak, aby byl co nejlehčí. Nebylo použito pancéřování sedadla pilota ani těsnění palivové nádrže. Pro urychlení práce bylo použito mnoho technických řešení testovaných na Ki-27. Jedinou výraznější novinkou byl lehký, jednonohý hlavní podvozek, hydraulicky zatahovací a zatahovací. Jeho design byl pozorován u americké stíhačky Vought V-143 zakoupené Japonskem v červenci 1937. Stejně jako originál byly po vyčištění zakryty pouze nohy, zatímco samotná kola zůstala nechráněna. Ocasní lyžina byla ponechána pod zadní částí trupu.
Pilotní kabina byla kryta třídílným pláštěm, skládajícím se z pevného čelního skla, posuvné zadní limuzíny a pevné zadní části, tvořící na trupu „hrb“ plechu, se dvěma okny po stranách. Zajímavé je, že při nastartování se limuzína „kutálela“ pod „hrbem“. Celá zásoba paliva, dvakrát větší než u Ki-27, byla umístěna ve čtyřech nádržích v křídlech. Nádrž proto nebyla do pouzdra instalována. Letoun byl vybaven transceiverem Type 96 Model 2 se stožárem nesoucím anténní kabel namontovaný na hrbolu. Pilot měl k dispozici kyslíkovou elektrárnu. Špičkou byl standardní optický zaměřovač Type 89, jehož tubus procházel otvorem v čelním skle.
Ve fázi návrhu se předpokládalo, že vzhledem k větší velikosti draku letadla a maximální zásobě paliva, jakož i použití zatahovacího a podvozkového mechanismu spolu s hydraulickým systémem bude Ki-43 asi 25 % těžší než Ki. -27. Pro dosažení plánovaného výkonu byl proto vyžadován výkonnější motor. Koyama zvolil 14válcový dvouhvězdičkový motor Nakajima Ha-25 se vzletovým výkonem 980 koní, s jednostupňovým jednorychlostním kompresorem. Ha-25 (tovární označení NAM) vycházel z konstrukce francouzského Gnome-Rhône 14M, ale s využitím řešení z motoru Ha-20 (britská licence Bristol Mercury VIII) a vlastních nápadů. Výsledkem byla velmi zdařilá pohonná jednotka – měla kompaktní konstrukci, malé rozměry a hmotnost, byla snadno ovladatelná, spolehlivá a zároveň mohla dlouhodobě pracovat na chudou směs, což snižovalo spotřebu paliva. spotřebu a tím umožnilo zvýšit dolet letadla. V roce 1939 byl Ha-25 přijat armádou do sériové výroby pod popisným názvem Type 99 o výkonu 950 koní. (99-shiki, 950-bariki) 2. V Ki-43 poháněl motor pevnou dřevěnou dvoulistou vrtuli o průměru 2,90 m bez krytu.
Na jaře 1938 komise specialistů z Koku Honbu a Rikugun Koku Gijutsu Kenkyusho (Armádní experimentální institut letecké techniky, zkráceně Kogiken nebo Giken) kladně zhodnotila návrh konstrukce stíhačky Ki-43 a schválila její uspořádání. . Poté Koku Honbu objednal u Nakajimy stavbu tří prototypů (shisakuki) a konstruktéři začali vypracovávat podrobnou technickou dokumentaci.
Prototypy
První prototyp Ki-43 (sériové číslo 4301 seizō bangō) opustil montážní závod Nakajima Hikōki Kabushiki Gaisha č. 1 (Dai-1 Seizōshō) v Ota v prefektuře Gunma na začátku prosince 1938, pouhý rok po obdržení objednávky. Jeho let se uskutečnil 12. prosince z továrního letiště Ojima. V lednu 1939 letadlo odletělo do Tachikawy pro podrobné letové testy ve výzkumném oddělení Kogiken. Zúčastnili se jich také instruktoři piloti z Akeno Army Aviation School (Akeno Rikugun Hikō Gakkō), která byla tehdy doplňkovým testovacím střediskem pro armádní letecké stíhačky. Dva další prototypy (4302 a 4303), dokončené v únoru a březnu 1939, také šly do Kogikenu. Od prvního prototypu se lišily pouze obložením kabiny - „hrb“ byl zcela prosklený a limuzína měla méně výztužných rámů.
Podrobnosti letových zkoušek nejsou známy, ale je známo, že zpětná vazba pilotů byla negativní. Prototypy Ki-43 neměly o mnoho lepší výkony než sériový Ki-27 a zároveň výrazně horší letové vlastnosti, zejména manévrovatelnost. Byly pomalé a pomale reagovaly na výchylky směrovky a křidélek a časy otáčení a poloměr byly příliš dlouhé. Navíc charakteristiky vzletu a přistání byly neuspokojivé. Problémy způsobil hydraulický systém podvozku. Způsob otevírání víka kabiny byl vyhodnocen jako nepraktický. V této situaci byl Koku Honbu blízko rozhodnutí opustit další vývoj Ki-43. Vedení Nakajimy, které nechtělo přijít o potenciální zisky ani ohrozit prestiž firmy, se podařilo přimět armádu k prodloužení zkoušek a objednání deseti upravených prototypů (4304-4313). Byl určen pro testování nových technických řešení, motorů a zbraní v nich. Tým inženýrů Koyama začal pracovat na přepracování vylepšeného Ki-43, aby splnil očekávání Koku Honbu.
Konstrukce letounu byla zjednodušena (což následně způsobilo vážné problémy s pevností křídla) a upravena byla i ocasní jednotka. Ocas byl posunut dozadu a kormidlo nyní pokrývalo celou výšku ocasu a špiček trupu, takže jeho plocha byla mnohem větší. Díky tomu se zvýšila jeho účinnost, což se pozitivně projevilo na manévrovatelnosti letounu. Víko kokpitu bylo kompletně přepracováno a nyní se skládalo ze dvou částí – pevného čelního skla a celoprosklené kapkovité limuzíny, která se dala posouvat dozadu. Nový kryt byl nejen mnohem lehčí, ale také poskytoval mnohem lepší viditelnost všemi směry (zejména dozadu). Anténní stožár byl přesunut na pravou stranu přední části trupu, těsně za motor. Díky těmto změnám se silueta letadla stala štíhlejší a aerodynamicky dokonalejší. Byl vylepšen chod hydraulického a elektrického systému, rádio bylo vyměněno za lehčí typ 96 Model 3 Model 2, místo smyku bylo instalováno pevné ocasní kolo a vrtule je opatřena uzávěrem. V květnu 1940 byly vyvinuty dvě nové konce křídel, o 20 a 30 cm užší než původní, což umožnilo zmenšit rozpětí křídel o 40, respektive 60 cm, ale od jejich používání se dočasně upustilo.
Testovací letouny, nazývané doplňkové nebo doplňkové prototypy (zōka shisakuki), byly postaveny mezi listopadem 1939 a zářím 1940. Byly vybaveny motory Ha-25 s kovovými dvoulistými vrtulemi Sumitomo stejného průměru, hydraulickým mechanismem nastavování sklonu listu americké firmy Hamilton Standard. Zároveň byly testovány různé úhly sklonu lopatek za účelem stanovení jejich optimálních hodnot. Na několika exemplářích byly testovány zcela nové, třílisté samonastavovací vrtule, o jejich použití v sériových letounech však nebylo rozhodnuto.
V červenci 1940 byly prototypy č. 4305 a 4309 vybaveny novými motory Ha-105 o vzletovém výkonu 1200 k. Jednalo se o revizi Ha-25 s jednostupňovým dvourychlostním kompresorem a upravenou převodovkou. Po sérii testů byly na obou strojích obnoveny původní motory. Na druhou stranu novější motory Ha-4308 měly být testovány na letounech č. 4309 a opět 115, ale pro jejich větší délku a hmotnost se od této myšlenky upustilo. To si vyžádalo příliš mnoho změn v konstrukci letounu, navíc v té době ještě nebyl dokončen motor Ha-115. Alespoň jedno letadlo (4313) má žaluzie chladicího vzduchu na odtokové hraně skříně motoru s osmi sklopnými klapkami na každé straně a dvěma nahoře. Náboj šroubu je zakrytý krytkou. Na letounech č. 4310 a 4313 byly kulomety Type 89 nahrazeny novými 103 mm No-12,7 s rezervou 230 nebo 250 nábojů. Některá experimentální letadla létala při testování bez zbraní, zaměřovačů a vysílaček (a dokonce s demontovaným stožárem antény). Úspěšné modifikace představené a testované na jednom vzorku byly následně implementovány na dalších strojích.
Ostatně nejdůležitější novinkou byly tzv. bojové štíty (sento nebo kusen furappu), vyvinuté inž. Itokawa. Vztlakové klapky šly asymetricky za obrys křídla, tzn. ve větší vzdálenosti od trupu než od křidélek, čímž vzniká systém, který připomíná roztažená křídla motýla (odtud jejich lidový název pro motýlkové klapky – cho-gata). Během vzdušného boje (až do rychlosti asi 400 km/h) mohly být prodlouženy a vychýleny o 15°, což radikálně zlepšilo manévrovatelnost letadla, což vám umožnilo provádět těsnější zatáčky bez ztráty vztlaku. Bojové štíty byly nejprve instalovány na posledních třech experimentálních jednotkách (4311, 4312 a 4313). Brzy se staly charakteristickým znakem bojovníků Nakajima.
