Nakajima Ki-43 Hayabusa ch.1
Akeno Aviation School Ki-43-II, 1943. Vous pouvez voir les caractéristiques typiques de la soi-disant pré-production Ki-43-II - un refroidisseur d'huile annulaire dans l'admission d'air du moteur et un petit boîtier d'un refroidisseur d'huile supplémentaire sous le fuselage.
Le Ki-43, connu dans le code allié sous le nom d'"Oscar", était l'avion de chasse le plus nombreux de l'armée impériale japonaise de son histoire. Il a été développé à la fin des années 30 pour succéder au Ki-27. Il se distinguait par une excellente maniabilité, mais à bien des égards, il était inférieur à ses adversaires. Les tentatives d'amélioration des performances et de renforcement des armes pendant la production n'ont guère fait de différence, car les Alliés ont également mis en service de nouveaux types de chasseurs plus avancés. Malgré ses défauts et ses faiblesses, le Ki-43 est resté l'un des symboles de l'armée japonaise.
En décembre 1937, avec l'adoption du chasseur Ki-27 (Type 97) par l'armée impériale japonaise (Dai Nippon Teikoku Rikugun), l'administration de l'aviation générale de l'armée (Rikugun Kōkū Honbu) chargea Nakajima de commencer à travailler sur la conception de son successeur. . Le Ki-27 a été le premier avion à voilure basse autoportant entièrement métallique avec un cockpit couvert à entrer en service dans l'armée de l'air. Dans le nouveau chasseur, il a été décidé d'utiliser une autre nouveauté - un train d'atterrissage rétractable. En termes de performances, le Koku Honbu nécessitait une vitesse maximale d'au moins 500 km/h à 4000 5000 m, un temps de montée à 5 300 m inférieur à 30 minutes, et une autonomie de 600 km avec du carburant pour 27 minutes de dogfight ou 89 km sans réserve de marche. . La maniabilité du nouveau chasseur n'était pas censée être pire que celle du Ki-89. L'armement devait être composé de deux mitrailleuses synchrones de 7,7 mm Type XNUMX (XNUMX-shiki), placées dans le fuselage entre le moteur et le cockpit et tirant à travers un disque à vis. C'est l'armement standard des combattants de l'armée depuis sa création.
Bientôt, les conditions préalables au prochain programme de développement d'armes d'aviation (Koku Heiki Kenkyu Hoshin) ont commencé à être développées à Koku Honbu, dans le cadre duquel des chasseurs, des bombardiers et des avions de reconnaissance de nouvelle génération devaient être créés, conçus pour remplacer les machines qui venaient d'entrer en service dans quelques années. Il a été décidé de créer deux catégories de chasseurs monomoteurs et monoplaces - légers et lourds. Ce n'était pas la masse des avions, mais leur armement. Un chasseur léger monoplace ( kei tanza sentōki ; en abrégé keisen ), armé de deux mitrailleuses de 7,7 mm, devait être utilisé contre les combattants ennemis. Pour ce faire, il devait se caractériser, avant tout, par une excellente maniabilité. Une vitesse maximale et une autonomie élevées étaient d'une importance secondaire. Le chasseur lourd monoplace (jū tanza sentōki ; jūsen) devait être armé de deux mitrailleuses de 7,7 mm et d'un ou deux "canons", c'est-à-dire des mitrailleuses lourdes1. Il a été créé pour combattre les bombardiers, il devait donc avoir une vitesse maximale et un taux de montée élevés, même au détriment de la portée et de la maniabilité.
Le programme a été approuvé par le ministère de l'Armée (Rikugunsho) le 1er juillet 1938. Au cours des mois suivants, Koku Honbu a formulé les exigences de performance pour les différentes catégories d'avions et les a transmises à des constructeurs d'avions sélectionnés. Dans de nombreux cas, la formule de concours de prototypes utilisée auparavant a été abandonnée, les entrepreneurs étant sélectionnés au hasard pour des types d'avions individuels. Le nouveau chasseur Nakajima, destiné à remplacer le Ki-27, est classé "léger". Il reçut la désignation militaire Ki-43.
Le troisième prototype du Ki-43 (numéro de série 4303) a été construit en mars 1939. Au cours des essais, l'avion a été modifié pour ressembler à des machines expérimentales (les soi-disant prototypes supplémentaires).
La réalisation du projet
Le projet de chasseur Ki-43 a été créé par une équipe dirigée par l'ingénieur Yasushi Koyama, qui s'est également occupé de la centrale électrique. Le chef de projet responsable de la construction de la cellule était Minoru Ota. Kunihiro Aoki était en charge des calculs de résistance, tandis que Tetsuo Ichimaru était en charge de la conception des ailes. La direction générale du projet a été assurée par le Dr Eng. Hideo Itokawa, aérodynamicien en chef à Nakajima et responsable de la conception des avions militaires (rikugun sekkei-bu).
Conformément à la philosophie de conception des chasseurs en vigueur au Japon à l'époque, le Ki-43 a été conçu pour être aussi léger que possible. Ni le blindage du siège du pilote ni les joints du réservoir de carburant n'ont été utilisés. Afin d'accélérer les travaux, de nombreuses solutions techniques testées sur le Ki-27 ont été utilisées. La seule nouveauté importante était un train d'atterrissage principal léger à une jambe, rétractable et rétractable hydrauliquement. Sa conception a été observée dans le chasseur américain Vought V-143 acheté par le Japon en juillet 1937. Comme l'original, seules les jambes étaient couvertes après le nettoyage, tandis que les roues elles-mêmes restaient non protégées. Le patin de queue a été laissé sous le fuselage arrière.
Le poste de pilotage du pilote était recouvert d'un caisson en trois parties, composé d'un pare-brise fixe, d'une limousine arrière coulissante et d'une partie arrière fixe, formant une "bosse" de tôle sur le fuselage, avec deux hublots sur les côtés. Il est intéressant de noter qu'au démarrage, la limousine "roule" sous la "bosse". L'ensemble de l'approvisionnement en carburant, deux fois plus important que celui du Ki-27, était placé dans quatre réservoirs dans les ailes. Par conséquent, le réservoir n'a pas été installé dans le boîtier. L'avion était équipé d'un émetteur-récepteur de type 96 modèle 2 avec un mât supportant un câble d'antenne monté sur une bosse. Le pilote disposait d'une centrale à oxygène. La pointe était un viseur optique standard de type 89, dont le tube passait à travers un trou dans le pare-brise.
Au stade de la conception, on a supposé qu'en raison de la plus grande taille de la cellule et de l'alimentation maximale en carburant, ainsi que de l'utilisation du mécanisme de rétraction et du train d'atterrissage, ainsi que du système hydraulique, le Ki-43 serait d'environ 25 % plus lourd que le Ki. -27. Par conséquent, un moteur plus puissant était nécessaire pour atteindre les performances prévues. Koyama a choisi un moteur deux étoiles 14 cylindres Nakajima Ha-25 d'une puissance au décollage de 980 ch, avec un compresseur à un étage et à une vitesse. Le Ha-25 (désignation d'usine NAM) était basé sur la conception du Gnome-Rhône 14M français, mais en utilisant des solutions du moteur Ha-20 (licence britannique Bristol Mercury VIII) et ses propres idées. Le résultat a été une unité motrice très réussie - elle avait une conception compacte, des dimensions et un poids réduits, était facile à utiliser, fiable et pouvait en même temps fonctionner avec un mélange pauvre pendant une longue période, ce qui réduisait la consommation de carburant. consommation et a ainsi permis d'augmenter l'autonomie de l'avion. En 1939, le Ha-25 est accepté par l'armée en production en série sous le nom descriptif Type 99 avec une puissance de 950 ch. (99-shiki, 950-bariki) 2. Dans le Ki-43, le moteur entraînait une hélice bipale fixe en bois d'un diamètre de 2,90 m sans couvercle.
Au printemps 1938, une commission de spécialistes du Koku Honbu et du Rikugun Koku Gijutsu Kenkyusho (Army Experimental Institute of Aviation Technology, en abrégé Kogiken ou Giken) évalua positivement le projet de conception du chasseur Ki-43 et approuva sa disposition. . Après cela, Koku Honbu a commandé la construction de trois prototypes (shisakuki) à Nakajima, et les concepteurs ont commencé à développer une documentation technique détaillée.
Prototypes
Le premier prototype Ki-43 (numéro de série 4301 seizō bangō) a quitté l'usine d'assemblage Nakajima Hikōki Kabushiki Gaisha n ° 1 (Dai-1 Seizōshō) à Ota, préfecture de Gunma au début de décembre 1938, un an seulement après avoir reçu la commande. Son vol a eu lieu le 12 décembre depuis l'aérodrome de l'usine d'Ojima. En janvier 1939, l'avion s'est rendu à Tachikawa pour des essais en vol détaillés au département de recherche de Kogiken. Ils ont également été suivis par des pilotes instructeurs de l'école d'aviation de l'armée d'Akeno (Akeno Rikugun Hikō Gakkō), qui était alors un centre de test supplémentaire pour les chasseurs de l'aviation de l'armée. Deux autres prototypes (4302 et 4303), achevés en février et mars 1939, sont également allés à Kogiken. Ils ne différaient du premier prototype que par la doublure de la cabine - la «bosse» était entièrement vitrée et la limousine avait moins de cadres de renfort.
Les détails des tests en vol sont inconnus, mais les commentaires des pilotes sont connus pour avoir été négatifs. Les prototypes du Ki-43 n'avaient pas de bien meilleures performances que la série Ki-27, et en même temps des caractéristiques de vol bien pires, en particulier la maniabilité. Ils étaient lents et lents à réagir aux déviations du gouvernail et des ailerons, et les temps de virage et le rayon étaient trop longs. De plus, les caractéristiques de décollage et d'atterrissage n'étaient pas satisfaisantes. Des problèmes ont causé le système hydraulique du châssis. La façon d'ouvrir le couvercle de la cabine a été jugée peu pratique. Dans cette situation, Koku Honbu était sur le point de prendre la décision d'abandonner le développement ultérieur du Ki-43. La direction de Nakajima, ne voulant pas perdre de profits potentiels ou mettre en péril le prestige de l'entreprise, a réussi à convaincre l'armée de prolonger les tests et de commander dix prototypes modifiés (4304-4313). Il était destiné à tester de nouvelles solutions techniques, moteurs et armes. Equipe d'ingénieurs Koyama a commencé à travailler sur la refonte du Ki-43 amélioré pour répondre aux attentes de Koku Honbu.
La conception de l'avion a été simplifiée (ce qui a ensuite causé de sérieux problèmes de résistance de l'aile) et l'empennage a également été modifié. La queue a été reculée et le gouvernail couvrait désormais toute la hauteur de la queue et des extrémités du fuselage, de sorte que sa surface était beaucoup plus grande. En conséquence, son efficacité a augmenté, ce qui a eu un effet positif sur la maniabilité de l'avion. Le couvercle du cockpit a été entièrement repensé et se composait désormais de deux parties - un pare-brise fixe et une limousine en forme de larme entièrement vitrée qui pouvait coulisser vers l'arrière. La nouvelle couverture était non seulement beaucoup plus légère, mais offrait également une bien meilleure visibilité dans toutes les directions (surtout vers l'arrière). Le mât d'antenne a été déplacé vers le côté droit du fuselage avant, juste derrière le moteur. Grâce à ces changements, la silhouette de l'avion est devenue plus élancée et aérodynamiquement plus parfaite. Le fonctionnement des systèmes hydrauliques et électriques a été amélioré, la radio a été remplacée par une Type 96 Model 3 Model 2 plus légère, une roulette de queue fixe a été installée à la place d'un patin et l'hélice est équipée d'un capuchon. En mai 1940, deux nouveaux bouts d'ailes sont développés, 20 et 30 cm plus étroits que ceux d'origine, ce qui permet de réduire l'envergure respectivement de 40 et 60 cm, mais leur utilisation est momentanément abandonnée.
Des avions d'essai, appelés prototypes supplémentaires ou complémentaires (zōka shisakuki), sont construits entre novembre 1939 et septembre 1940. Ils étaient équipés de moteurs Ha-25 avec des hélices métalliques bipales Sumitomo de même diamètre et d'un mécanisme de réglage hydraulique de l'inclinaison des pales de la société américaine Hamilton Standard. Parallèlement, différents angles d'inclinaison des pales ont été testés afin de déterminer leurs valeurs optimales. Sur plusieurs exemplaires, des hélices tripales auto-ajustables entièrement nouvelles ont été testées, mais il n'a pas été décidé de les utiliser dans des avions de série.
En juillet 1940, les prototypes n° 4305 et 4309 sont équipés de nouveaux moteurs Ha-105 d'une puissance au décollage de 1200 ch. Il s'agissait d'une révision du Ha-25 avec un compresseur à deux vitesses à un étage et une boîte de vitesses modifiée. Après une série de tests, les moteurs d'origine ont été restaurés sur les deux machines. D'autre part, les nouveaux moteurs Ha-4308 devaient être testés sur les avions n ° 4309 et à nouveau 115, mais en raison de leur longueur et de leur poids plus importants, cette idée a été abandonnée. Cela a nécessité trop de changements dans la conception de l'avion, de plus, à cette époque, le moteur Ha-115 n'était pas encore finalisé. Au moins un avion (4313) a des persiennes d'air de refroidissement sur le bord de fuite du carter du moteur avec huit volets articulés de chaque côté et deux sur le dessus. Le moyeu à vis est recouvert d'un capuchon. Sur les avions n°4310 et 4313, les mitrailleuses Type 89 ont été remplacées par de nouvelles 103 mm No-12,7, avec une réserve de 230 ou 250 coups. Certains avions expérimentaux ont volé pendant les essais sans armes, viseurs et radios (et même avec le mât d'antenne démonté). Les modifications réussies introduites et testées sur un échantillon ont ensuite été mises en œuvre sur d'autres machines.
Après tout, la nouveauté la plus importante était les soi-disant boucliers de combat (sento ou kusen furappu), développés par Eng. Itōkawa. Les volets dépassaient asymétriquement le contour de l'aile, c'est-à-dire à une plus grande distance du fuselage que des ailerons, créant un système qui ressemble aux ailes déployées d'un papillon (d'où leur nom populaire pour les volets papillon - cho-gata). Pendant le combat aérien (jusqu'à une vitesse d'environ 400 km / h), ils pouvaient être allongés et déviés de 15 °, ce qui améliorait radicalement la maniabilité de l'avion, vous permettant d'effectuer des virages plus serrés sans perdre de portance. Des boucliers de combat ont d'abord été installés sur les trois dernières unités expérimentales (4311, 4312 et 4313). Ils sont rapidement devenus la marque de fabrique des combattants de Nakajima.
