Nakajima Ki-43 Hayabusa ch.1
Akeno Aviation School Ki-43-II, 1943. Você pode ver as características típicas da chamada pré-produção Ki-43-II - um refrigerador de óleo anular na entrada de ar do motor e uma pequena caixa de um refrigerador de óleo adicional sob a fuselagem.
O Ki-43, codinome "Oscar" pelos Aliados, foi o mais numeroso caça do Exército Imperial Japonês em sua história. Foi desenvolvido no final dos anos 30 como sucessor do Ki-27. Ele se distinguia pela excelente manobrabilidade, mas em muitos aspectos era inferior aos seus oponentes. As tentativas de melhorar o desempenho e fortalecer as armas durante a produção fizeram pouca diferença, pois os Aliados também introduziram novos tipos de caças mais avançados em serviço. Apesar de suas deficiências e fraquezas, o Ki-43 permaneceu um dos símbolos do exército japonês.
Em dezembro de 1937, com a adoção do caça Ki-27 (Tipo 97) pelo Exército Imperial Japonês (Dai Nippon Teikoku Rikugun), a Administração Geral de Aviação do Exército (Rikugun Kōkū Honbu) encarregou Nakajima de começar a trabalhar no projeto de seu sucessor. . O Ki-27 tornou-se a primeira aeronave de asa baixa autoportante totalmente metálica com cockpit coberto a entrar em serviço com as Forças Aéreas do Exército. No novo caça, decidiu-se usar outra novidade - um trem de pouso retrátil. Em termos de desempenho, o Koku Honbu exigia uma velocidade máxima de pelo menos 500 km/h a 4000 m, um tempo de subida para 5000 m em menos de 5 minutos e uma autonomia de operação de 300 km com combustível para 30 minutos de dogfight ou 600 km sem reserva de marcha. A manobrabilidade do novo caça não deveria ser pior que a do Ki-27. O armamento consistia em duas metralhadoras síncronas de 89 mm Tipo 89 (7,7-shiki), colocadas na fuselagem entre o motor e o cockpit e disparando através de um disco de parafuso. Este é o armamento padrão dos combatentes do exército desde a sua criação.
Logo, os pré-requisitos para o próximo programa de desenvolvimento de armas de aviação (Koku Heiki Kenkyu Hoshin) começaram a ser desenvolvidos em Koku Honbu, sob o qual seriam criados caças, bombardeiros e aeronaves de reconhecimento de nova geração, projetados para substituir máquinas que acabavam de entrar em serviço em alguns anos. Foi decidido criar duas categorias de caças monomotores e monopostos - leves e pesados. Não era a massa da aeronave, mas seu armamento. Um caça leve de assento único (kei tanza sentōki; abreviado como keisen), armado com duas metralhadoras de 7,7 mm, deveria ser usado contra caças inimigos. Para fazer isso, ele teve que ser caracterizado, acima de tudo, por uma excelente manobrabilidade. Alta velocidade máxima e alcance eram de importância secundária. O caça pesado de assento único (jū tanza sentōki; jūsen) deveria ser armado com duas metralhadoras de 7,7 mm e um ou dois "canhões", ou seja, metralhadoras pesadas1. Foi criado para combater bombardeiros, por isso tinha que ter uma alta velocidade máxima e taxa de subida, mesmo às custas de alcance e manobrabilidade.
O programa foi aprovado pelo Ministério do Exército (Rikugunsho) em 1º de julho de 1938. Nos meses seguintes, Koku Honbu formulou os requisitos de desempenho para categorias individuais de aeronaves e os entregou a fabricantes de aeronaves selecionados. Em muitos casos, a fórmula de competição de protótipos usada anteriormente foi abandonada, com empreiteiros selecionados aleatoriamente para tipos individuais de aeronaves. O novo caça Nakajima, destinado a substituir o Ki-27, foi classificado como "leve". Foi dada a designação militar Ki-43.
O terceiro protótipo do Ki-43 (número de série 4303) foi construído em março de 1939. Durante os testes, a aeronave foi modificada para se assemelhar a máquinas experimentais (os chamados protótipos adicionais).
Implementação do projeto
O projeto do caça Ki-43 foi criado por uma equipe liderada pelo engenheiro Yasushi Koyama, que também cuidou da usina. O gerente de projeto responsável pela construção da estrutura foi Minoru Ota. Kunihiro Aoki foi responsável pelos cálculos de força, enquanto Tetsuo Ichimaru foi responsável pelo design da asa. A gestão geral do projeto foi realizada pelo Dr. Eng. Hideo Itokawa, aerodinamicista chefe da Nakajima e chefe de design de aeronaves militares (rikugun sekkei-bu).
De acordo com a filosofia de design de caças em vigor no Japão na época, o Ki-43 foi projetado para ser o mais leve possível. Nem a blindagem do assento do piloto nem as vedações do tanque de combustível foram usadas. Para agilizar o trabalho, foram utilizadas diversas soluções técnicas testadas no Ki-27. A única novidade significativa foi um trem de pouso principal leve, de perna única, retrátil e retrátil hidraulicamente. Seu projeto foi observado no caça americano Vought V-143 adquirido pelo Japão em julho de 1937. Como o original, apenas as pernas foram cobertas após a limpeza, enquanto as próprias rodas permaneceram desprotegidas. A derrapagem da cauda foi deixada sob a fuselagem traseira.
A cabine do piloto era coberta por uma carcaça de três seções, composta por um pára-brisas fixo, uma limusine traseira deslizante e uma parte traseira fixa, formando uma "corcova" de chapa metálica na fuselagem, com duas janelas nas laterais. É interessante que ao iniciar a limusine "rolou" sob a "corcunda". Todo o suprimento de combustível, duas vezes maior que o do Ki-27, foi colocado em quatro tanques nas asas. Portanto, o tanque não foi instalado no gabinete. A aeronave foi equipada com um transceptor Tipo 96 Modelo 2 com um mastro suportando um cabo de antena montado em uma corcova. O piloto tinha uma planta de oxigênio à sua disposição. A ponta era uma mira óptica padrão Tipo 89, cujo tubo passava por um buraco no pára-brisa.
Na fase de projeto, assumiu-se que, devido ao maior tamanho da fuselagem e ao máximo suprimento de combustível, bem como ao uso do mecanismo de retração e trem de pouso, juntamente com o sistema hidráulico, o Ki-43 teria cerca de 25 % mais pesado que o Ki. -27. Portanto, um motor mais potente era necessário para atingir o desempenho planejado. Koyama escolheu um motor Nakajima Ha-14 de 25 cilindros e duas estrelas com potência de decolagem de 980 cv, com compressor de estágio único e velocidade única. O Ha-25 (designação de fábrica NAM) foi baseado no projeto do francês Gnome-Rhône 14M, mas usando soluções do motor Ha-20 (licença britânica Bristol Mercury VIII) e ideias próprias. O resultado foi uma unidade motriz de muito sucesso - tinha um design compacto, pequenas dimensões e peso, era fácil de operar, confiável e ao mesmo tempo podia trabalhar por muito tempo com uma mistura pobre, o que reduzia o consumo de combustível. consumo e, assim, permitiu aumentar o alcance da aeronave. Em 1939, o Ha-25 foi aceito pelo exército em produção em série sob o nome descritivo Type 99 com uma potência de 950 cv. (99-shiki, 950-bariki) 2. No Ki-43, o motor acionava uma hélice fixa de madeira de duas pás com um diâmetro de 2,90 m sem tampa.
Na primavera de 1938, uma comissão de especialistas do Koku Honbu e Rikugun Koku Gijutsu Kenkyusho (Instituto Experimental de Tecnologia de Aviação do Exército, abreviado como Kogiken ou Giken) avaliou positivamente o projeto do caça Ki-43 e aprovou seu layout. . Depois disso, Koku Honbu ordenou a construção de três protótipos (shisakuki) de Nakajima, e os designers começaram a desenvolver documentação técnica detalhada.
Protótipos
O primeiro protótipo Ki-43 (número de série 4301 seizō bangō) deixou a fábrica de montagem Nakajima Hikōki Kabushiki Gaisha No. 1 (Dai-1 Seizōshō) em Ota, Prefeitura de Gunma, no início de dezembro de 1938, apenas um ano após receber o pedido. Seu voo ocorreu em 12 de dezembro do aeródromo da fábrica de Ojima. Em janeiro de 1939, a aeronave voou para Tachikawa para testes de voo detalhados no Departamento de Pesquisa Kogiken. Eles também foram atendidos por pilotos instrutores da Escola de Aviação do Exército Akeno (Akeno Rikugun Hikō Gakkō), que era então uma instalação de testes adicional para os caças da Aviação do Exército. Dois outros protótipos (4302 e 4303), concluídos em fevereiro e março de 1939, também foram para Kogiken. Eles diferiam do primeiro protótipo apenas no revestimento da cabine - a "corcunda" era completamente envidraçada e a limusine tinha menos estruturas de reforço.
Os detalhes do teste de voo são desconhecidos, mas sabe-se que o feedback do piloto foi negativo. Os protótipos do Ki-43 não tiveram desempenho muito melhor do que o serial Ki-27 e, ao mesmo tempo, características de voo significativamente piores, especialmente manobrabilidade. Eles eram lentos e lentos para responder às deflexões do leme e do aileron, e os tempos de curva e o raio eram muito longos. Além disso, as características de decolagem e pouso foram insatisfatórias. Problemas causaram o sistema hidráulico do chassi. A maneira de abrir a tampa da cabine foi considerada impraticável. Nesta situação, Koku Honbu estava perto de tomar a decisão de abandonar o desenvolvimento do Ki-43. A liderança de Nakajima, não querendo perder lucros potenciais ou comprometer o prestígio da empresa, conseguiu que os militares estendessem os testes e encomendassem dez protótipos modificados (4304-4313). Destinava-se a testar novas soluções técnicas, motores e armas neles. Equipe de engenheiros Koyama começou a trabalhar no redesenho do Ki-43 aprimorado para atender às expectativas de Koku Honbu.
O projeto da aeronave foi simplificado (o que posteriormente causou sérios problemas com a força da asa), e a unidade de cauda também foi modificada. A cauda foi movida para trás e o leme agora cobria toda a altura da cauda e das pontas da fuselagem, de modo que sua área era muito maior. Como resultado, sua eficiência aumentou, o que teve um efeito positivo na manobrabilidade da aeronave. A tampa do cockpit foi completamente redesenhada e agora consistia em duas partes - um pára-brisas fixo e uma limusine de lágrima totalmente envidraçada que podia deslizar para trás. A nova cobertura não era apenas muito mais leve, mas também proporcionava uma visibilidade muito melhor em todas as direções (especialmente na traseira). O mastro da antena foi movido para o lado direito da fuselagem dianteira, logo atrás do motor. Graças a essas mudanças, a silhueta da aeronave tornou-se mais esbelta e aerodinamicamente mais perfeita. A operação dos sistemas hidráulico e elétrico foi melhorada, o rádio foi substituído por um mais leve Tipo 96 Modelo 3 Modelo 2, uma roda traseira fixa foi instalada em vez de um skid e a hélice está equipada com uma tampa. Em maio de 1940, foram desenvolvidas duas novas pontas de asa, 20 e 30 cm mais estreitas que as originais, o que permitiu reduzir a envergadura em 40 e 60 cm, respectivamente, mas seu uso foi temporariamente abandonado.
As aeronaves de teste, chamadas de protótipos suplementares ou complementares (zōka shisakuki), foram construídas entre novembro de 1939 e setembro de 1940. Eles foram equipados com motores Ha-25 com hélices de metal Sumitomo de duas pás do mesmo diâmetro e um mecanismo hidráulico de ajuste de inclinação das pás da empresa americana Hamilton Standard. Ao mesmo tempo, vários ângulos de inclinação das lâminas foram testados para determinar seus valores ideais. Em várias cópias, foram testadas hélices autoajustáveis de três pás completamente novas, mas não foi decidido usá-las em aeronaves de produção.
Em julho de 1940, os protótipos nº 4305 e 4309 foram equipados com novos motores Ha-105 com potência de decolagem de 1200 hp. Foi uma revisão do Ha-25 com um compressor de duas velocidades de estágio único e uma caixa de câmbio modificada. Após uma série de testes em ambas as máquinas, os motores originais foram restaurados. Por outro lado, os motores Ha-4308 mais recentes seriam testados nas aeronaves nº 4309 e novamente 115, mas devido ao seu maior comprimento e peso, essa ideia foi abandonada. Isso exigiu muitas mudanças no design da aeronave, além disso, naquela época o motor Ha-115 ainda não havia sido finalizado. Pelo menos uma aeronave (4313) tem persianas de ar de resfriamento no bordo de fuga da carcaça do motor com oito abas articuladas em cada lado e duas na parte superior. O cubo do parafuso é coberto com uma tampa. Nas aeronaves nº 4310 e 4313, as metralhadoras Type 89 foram substituídas por novas 103 mm No-12,7, com reserva de 230 ou 250 tiros. Algumas aeronaves experimentais voaram durante os testes sem armas, miras e rádios (e mesmo com o mastro da antena desmontado). Modificações bem-sucedidas introduzidas e testadas em uma amostra foram posteriormente implementadas em outras máquinas.
Afinal, a novidade mais importante foram os chamados escudos de combate (sento ou kusen furappu), desenvolvidos pelo Eng. Itokawa. Os flaps iam assimetricamente além do contorno da asa, ou seja, a uma distância maior da fuselagem do que dos ailerons, criando um sistema que lembra as asas abertas de uma borboleta (daí o nome popular para flaps de borboleta - cho-gata). Durante o combate aéreo (até uma velocidade de cerca de 400 km / h), eles podiam ser estendidos e desviados em 15 °, o que melhorava radicalmente a manobrabilidade da aeronave, permitindo realizar curvas mais fechadas sem perder sustentação. Os escudos de combate foram instalados pela primeira vez nas últimas três unidades experimentais (4311, 4312 e 4313). Eles logo se tornaram a marca registrada dos lutadores de Nakajima.
