Nakajima Ki-43 Hayabusa cap.1
Akeno Aviation School Ki-43-II, 1943. Puoi vedere le caratteristiche tipiche del cosiddetto Ki-43-II di pre-produzione: un radiatore dell'olio anulare nella presa d'aria del motore e una piccola custodia di un radiatore dell'olio aggiuntivo sotto la fusoliera.
Il Ki-43, nome in codice "Oscar" dagli Alleati, è stato il più numeroso combattente dell'esercito imperiale giapponese della sua storia. È stato sviluppato alla fine degli anni '30 come successore del Ki-27. Si distingueva per l'eccellente manovrabilità, ma per molti aspetti era inferiore ai suoi avversari. I tentativi di migliorare le prestazioni e rafforzare le armi durante la produzione hanno fatto poca differenza, poiché gli alleati hanno anche introdotto in servizio nuovi tipi più avanzati di combattenti. Nonostante le sue carenze e debolezze, il Ki-43 è rimasto uno dei simboli dell'esercito giapponese.
Nel dicembre 1937, con l'adozione del caccia Ki-27 (Tipo 97) da parte dell'esercito imperiale giapponese (Dai Nippon Teikoku Rikugun), l'amministrazione dell'aviazione generale dell'esercito (Rikugun Kōkū Honbu) incaricò Nakajima di iniziare a lavorare sul design del suo successore . Il Ki-27 è diventato il primo velivolo ad ala bassa autoportante interamente in metallo con cabina di pilotaggio coperta ad entrare in servizio con le forze aeree dell'esercito. Nel nuovo caccia, è stato deciso di utilizzare un'altra novità: un carrello di atterraggio retrattile. In termini di prestazioni, il Koku Honbu richiedeva una velocità massima di almeno 500 km/h a 4000 m, un tempo di salita a 5000 m inferiore a 5 minuti e un'autonomia di 300 km con carburante per 30 minuti di combattimento aereo o 600 km senza riserva di carica. . La manovrabilità del nuovo caccia non doveva essere peggiore del Ki-27. L'armamento doveva consistere in due mitragliatrici sincrone da 89 mm Tipo 89 (7,7-shiki), posizionate nella fusoliera tra il motore e l'abitacolo e che sparavano attraverso un disco a vite. Questo è l'armamento standard dei combattenti dell'esercito sin dal suo inizio.
Ben presto, a Koku Honbu iniziarono a essere sviluppati i prerequisiti per il prossimo programma di sviluppo di armi per l'aviazione (Koku Heiki Kenkyu Hoshin), in base al quale dovevano essere creati caccia, bombardieri e aerei da ricognizione di nuova generazione, progettati per sostituire le macchine che erano appena entrate in servizio in qualche anno. È stato deciso di creare due categorie di caccia monomotore e monoposto: leggeri e pesanti. Non era la massa dell'aereo, ma il loro armamento. Un caccia leggero monoposto (kei tanza sentōki; abbreviato in keisen), armato con due mitragliatrici da 7,7 mm, doveva essere usato contro i combattenti nemici. Per fare questo doveva essere caratterizzato soprattutto da un'ottima manovrabilità. L'elevata velocità massima e la portata erano di importanza secondaria. Il pesante caccia monoposto (jū tanza sentōki; jūsen) doveva essere armato con due mitragliatrici da 7,7 mm e uno o due "cannoni", cioè mitragliatrici pesanti1. È stato creato per combattere i bombardieri, quindi doveva avere una velocità massima e una velocità di salita elevate, anche a scapito della portata e della manovrabilità.
Il programma fu approvato dal Ministero dell'Esercito (Rikugunsho) il 1 luglio 1938. Nei mesi successivi, Koku Honbu ha formulato i requisiti di prestazione per singole categorie di aeromobili e li ha consegnati a produttori di aeromobili selezionati. In molti casi, la formula della competizione prototipo utilizzata in precedenza è stata abbandonata, con appaltatori selezionati casualmente per singoli tipi di aeromobili. Il nuovo caccia Nakajima, destinato a sostituire il Ki-27, è stato classificato come "leggero". Gli fu data la designazione militare Ki-43.
Il terzo prototipo del Ki-43 (numero di serie 4303) fu costruito nel marzo 1939. Durante i test, il velivolo è stato modificato per assomigliare a macchine sperimentali (i cosiddetti prototipi aggiuntivi).
Implementazione del progetto
Il progetto del caccia Ki-43 è stato creato da un team guidato dall'ingegnere Yasushi Koyama, che si è occupato anche della centrale elettrica. Il project manager responsabile della costruzione della cellula era Minoru Ota. Kunihiro Aoki era responsabile dei calcoli della forza, mentre Tetsuo Ichimaru era responsabile del design delle ali. La direzione generale del progetto è stata curata dal Dott. Ing. Hideo Itokawa, capo aerodinamico di Nakajima e capo della progettazione di aerei militari (rikugun sekkei-bu).
In linea con la filosofia progettuale dei caccia in vigore in Giappone all'epoca, il Ki-43 è stato progettato per essere il più leggero possibile. Non sono stati utilizzati né l'armatura del sedile del pilota né le guarnizioni del serbatoio del carburante. Per velocizzare il lavoro sono state utilizzate molte soluzioni tecniche testate sul Ki-27. L'unica novità significativa era un carrello di atterraggio principale a una gamba, leggero, retrattile e retrattile idraulicamente. Il suo design è stato osservato nel caccia americano Vought V-143 acquistato dal Giappone nel luglio 1937. Come l'originale, solo le gambe sono state coperte dopo la pulizia, mentre le ruote stesse sono rimaste non protette. Lo slittamento di coda è stato lasciato sotto la fusoliera posteriore.
L'abitacolo del pilota era ricoperto da un involucro a tre sezioni, costituito da un parabrezza fisso, una limousine posteriore scorrevole e una parte posteriore fissa, a formare una "gobba" di lamiera sulla fusoliera, con due finestrini sui lati. È interessante notare che all'avvio la limousine "rotolò" sotto la "gobba". L'intera scorta di carburante, due volte più grande di quella del Ki-27, era collocata in quattro serbatoi nelle ali. Pertanto, il serbatoio non è stato installato nella custodia. L'aereo era dotato di un ricetrasmettitore di tipo 96 Model 2 con un albero che supportava un cavo dell'antenna montato su una gobba. Il pilota aveva a sua disposizione un impianto di ossigeno. La punta era un mirino ottico tipo 89 standard, il cui tubo passava attraverso un foro nel parabrezza.
In fase di progettazione, si presumeva che a causa delle maggiori dimensioni della cellula e della massima fornitura di carburante, nonché dell'uso del meccanismo di retrazione e carrello di atterraggio, insieme al sistema idraulico, il Ki-43 sarebbe stato di circa 25 % più pesante del Ki. -27. Pertanto, era necessario un motore più potente per ottenere le prestazioni pianificate. Koyama ha scelto un motore a due stelle Nakajima Ha-14 25 cilindri con una potenza al decollo di 980 CV, con un compressore monostadio a velocità singola. L'Ha-25 (designazione di fabbrica NAM) era basato sul design del francese Gnome-Rhône 14M, ma utilizzando soluzioni del motore Ha-20 (licenza britannica Bristol Mercury VIII) e idee proprie. Si è rivelato un propulsore di grande successo: aveva un design compatto, dimensioni e peso ridotti, era facile da usare, affidabile e allo stesso tempo poteva funzionare a lungo con una miscela magra, il che riduceva il consumo di carburante. consumo e quindi ha permesso di aumentare l'autonomia del velivolo. Nel 1939, l'Ha-25 fu accettato dall'esercito nella produzione di massa con il nome descrittivo Tipo 99 con una potenza di 950 CV. (99-shiki, 950-bariki) 2. Nel Ki-43, il motore azionava un'elica fissa a due pale in legno con un diametro di 2,90 m senza coperchio.
Nella primavera del 1938, una commissione di specialisti del Koku Honbu e Rikugun Koku Gijutsu Kenkyusho (Army Experimental Institute of Aviation Technology, abbreviato in Kogiken o Giken) ha valutato positivamente la bozza del progetto del caccia Ki-43 e ne ha approvato il layout. . Successivamente, Koku Honbu ha ordinato la costruzione di tre prototipi (shisakuki) da Nakajima e i progettisti hanno iniziato a sviluppare una documentazione tecnica dettagliata.
prototipi
Il primo prototipo Ki-43 (numero di serie 4301 seizō bangō) lasciò lo stabilimento di assemblaggio Nakajima Hikōki Kabushiki Gaisha n. 1 (Dai-1 Seizōshō) a Ota, nella prefettura di Gunma all'inizio di dicembre 1938, appena un anno dopo aver ricevuto l'ordine. Il suo volo è avvenuto il 12 dicembre dall'aeroporto della fabbrica di Ojima. Nel gennaio 1939, l'aereo volò a Tachikawa per test di volo dettagliati presso il Dipartimento di ricerca di Kogiken. A loro hanno partecipato anche piloti istruttori della Akeno Army Aviation School (Akeno Rikugun Hikō Gakkō), che allora era un centro di test aggiuntivo per i combattenti dell'aviazione dell'esercito. Anche altri due prototipi (4302 e 4303), completati a febbraio e marzo 1939, andarono a Kogiken. Differivano dal primo prototipo solo per il rivestimento della cabina: la "gobba" era completamente vetrata e la limousine aveva meno telai di rinforzo.
I dettagli del test di volo sono sconosciuti, ma è noto che il feedback del pilota è stato negativo. I prototipi del Ki-43 non avevano prestazioni molto migliori rispetto al Ki-27 seriale e allo stesso tempo caratteristiche di volo significativamente peggiori, in particolare la manovrabilità. Erano lenti e lenti a rispondere alle deviazioni del timone e degli alettoni e i tempi di virata e il raggio erano troppo lunghi. Inoltre, le caratteristiche di decollo e atterraggio erano insoddisfacenti. I problemi hanno causato l'impianto idraulico del telaio. Il modo per aprire il cofano della cabina è stato giudicato impraticabile. In questa situazione, Koku Honbu era vicino a prendere la decisione di abbandonare l'ulteriore sviluppo del Ki-43. La dirigenza di Nakajima, non volendo perdere potenziali profitti o mettere a repentaglio il prestigio dell'azienda, riuscì a convincere i militari a prolungare i test ea ordinare dieci prototipi modificati (4304-4313). Era inteso per testare nuove soluzioni tecniche, motori e armi al loro interno. Squadra di ingegneri Koyama iniziò a lavorare sulla riprogettazione del Ki-43 migliorato per soddisfare le aspettative di Koku Honbu.
Il design del velivolo è stato semplificato (che in seguito ha causato seri problemi alla resistenza dell'ala) e anche l'unità di coda è stata modificata. La coda è stata spostata indietro e il timone ora copriva l'intera altezza della coda e delle punte della fusoliera, quindi la sua area era molto più ampia. Di conseguenza, la sua efficienza è aumentata, il che ha avuto un effetto positivo sulla manovrabilità dell'aeromobile. Il cofano della cabina di pilotaggio è stato completamente ridisegnato e ora consisteva in due parti: un parabrezza fisso e una limousine a goccia completamente vetrata che poteva scivolare all'indietro. La nuova copertura non solo era molto più leggera, ma offriva anche una visibilità molto migliore in tutte le direzioni (soprattutto nella parte posteriore). L'albero dell'antenna è stato spostato sul lato destro della fusoliera anteriore, appena dietro il motore. Grazie a queste modifiche, la silhouette del velivolo è diventata più slanciata e aerodinamicamente più perfetta. Il funzionamento degli impianti idraulici ed elettrici è stato migliorato, la radio è stata sostituita con una Type 96 Model 3 Model 2 più leggera, è stata installata una ruota di coda fissa al posto dello skid e l'elica è dotata di un cappuccio. Nel maggio 1940 furono sviluppate due nuove estremità alari, 20 e 30 cm più strette di quelle originali, che consentivano di ridurre l'apertura alare rispettivamente di 40 e 60 cm, ma il loro uso fu temporaneamente abbandonato.
Gli aerei di prova, chiamati prototipi supplementari o complementari (zōka shisakuki), furono costruiti tra il novembre 1939 e il settembre 1940. Erano equipaggiati con motori Ha-25 con eliche a due pale in metallo Sumitomo dello stesso diametro, meccanismo idraulico di regolazione dell'inclinazione delle pale della società americana Hamilton Standard. Allo stesso tempo sono stati testati vari angoli di inclinazione delle lame per determinarne i valori ottimali. Su diverse copie sono state testate eliche autoregolanti a tre pale completamente nuove, ma non è stato deciso di utilizzarle negli aerei di produzione.
Nel luglio 1940, i prototipi n. 4305 e 4309 furono equipaggiati con nuovi motori Ha-105 con una potenza al decollo di 1200 CV. Era una revisione dell'Ha-25 con un compressore a due velocità monostadio e un cambio modificato. Dopo una serie di prove, i motori originali sono stati ripristinati su entrambe le macchine. D'altra parte, i nuovi motori Ha-4308 dovevano essere testati sull'aereo n. 4309 e di nuovo 115, ma a causa della loro maggiore lunghezza e peso, questa idea fu abbandonata. Ciò ha richiesto troppe modifiche nella progettazione del velivolo, inoltre, in quel momento il motore Ha-115 non era ancora stato finalizzato. Almeno un aeromobile (4313) ha feritoie dell'aria di raffreddamento sul bordo di uscita del carter motore con otto alette incernierate su ciascun lato e due sulla parte superiore. Il mozzo della vite è coperto da un cappuccio. Sugli aerei n. 4310 e 4313, le mitragliatrici Type 89 sono state sostituite con nuove n. 103 da 12,7 mm, con una riserva di 230 o 250 colpi. Alcuni aerei sperimentali hanno volato durante i test senza armi, mirini e radio (e anche con l'albero dell'antenna smontato). Le modifiche introdotte e testate con successo su un campione sono state successivamente implementate su altre macchine.
Del resto la novità più importante sono stati i cosiddetti scudi da combattimento (sento o kusen furappu), sviluppati dall'Ing. Itokawa. I lembi andavano asimmetricamente oltre il contorno dell'ala, cioè a una distanza maggiore dalla fusoliera che dagli alettoni, creando un sistema che ricorda le ali spiegate di una farfalla (da qui il loro nome popolare per i lembi delle farfalle - cho-gata). Durante il combattimento aereo (fino a una velocità di circa 400 km / h), potevano essere estesi e deviati di 15 °, il che migliorava radicalmente la manovrabilità del velivolo, consentendo di eseguire virate più strette senza perdere portanza. Gli scudi da combattimento sono stati installati per la prima volta sulle ultime tre unità sperimentali (4311, 4312 e 4313). Ben presto divennero il segno distintivo dei combattenti Nakajima.
