非典型日式战机
——Ki-45 屠龙
Armstrong
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二战前夜,与疯狂扩军的德国一样,日本也在穷兵黩武。似乎一夜间,日本的航空工业就已迈进世界先进行列。日本飞机设计师的一些原创设计,如三菱 96 式舰战(A5M),中岛 97 式战斗机(Ki-27)和三菱 97 式重轰炸机(Ki-21)的性能已经令人刮目相看,但西方航空强国却对此一无所知,为日后“零战神话”的产生埋下了伏笔。日本航空工业精进的原因有二,一是航空业界一边自行研发,一边按许可证生产国外飞机,并聘请外国设计师来日工作,这使本国设计师有机会接触世界最先进的航空技术;二是日本军方极力扶持航空工业,海军和陆军持续直接采购或通过贸易公司和航空公司(日本航空输送,日本国际航空,满洲航空三大航空公司)的间接购买而获得最先进的飞机,供国内的航空制造业者研究。

中岛 97 式战斗机(Ki-27)和三菱 97 式重轰炸机(Ki-21)
1934 年法国和德国同时兴起研制远程双发战斗机的热潮,这也引起了日本军方和航空业界的注意。在计划中的太平洋和入侵东南亚的作战中,日本陆军航空兵要面对远程跨海飞行,所以需要双发远程战斗机以弥补现有单发战斗机的“腿短”的缺陷。其实此时各国都对双发战斗机太理想化了,他们认为这是一种万能战斗机,不光能为轰炸机进行全程护航,还能与敌战斗机争夺制空权,或携带炸弹攻击地面目标。日本军方显然也被双发战斗机的美好前景迷住了,在观望了一阵后,1937 年 3 月日本陆军发出双发远程战斗机的招标,而此时法国,德国和荷兰的相似型号已经在试飞中了(Potez 630,Me 110 和福克 G.I)。

福克 G.I
招标中要求双发战斗机的作战半径要达到 400 至 500 公里,另富余 30 分钟飞行时间。其余性能必须尽量与单座战斗机接近。武备为固定机炮 2 门,旋转机枪 1 挺,另要有一套无线电设备。
由于不同意双发重型战斗机一开始给出速度、机动性和军械方面的设计指标,陆军航空本部立川技术研究所调低了指标,这样可以减小设计难度。1937 年 3 月,川崎航空工业,三菱重工和中岛飞机三家公司被陆军选中开始预研。但三菱的 Ki-39 和中岛的 Ki-37 以缺乏技术人员为由都在项目初期夭折。仅剩的川崎 Ki-38 方案在非町勇技师的主持下设计,且进展迅速,同年 10 月就完成了一个实机大小的细节模型。模型显示这是一种安装液冷 V 型 12 缸发动机的双发中单翼机,具有椭圆形轮廓的机翼和尾翼,机翼内段水平,外段上反。另外设计组还考虑过在机首安装液冷发动机、两翼安装风冷星型发动机的三发方案。但就在此时,陆军决定中止 Ki-38 的研制,这纯粹是为了平息陆军航空队军官对降低设计指标的不满,而无视川崎已经做出的努力。1937 年 12 月中旬,陆军航空本部终于与技术研究所达成一致,将一份新的双发双座战斗机设计指标送往川崎,该厂奉命开始 KI-45 的研制。新方案基于 Ki-38 的设计,但作了修正以符合以下要求:
最大速度:3,500 米高度时 540 公里/小时;作战空域:2,000 米~5,000 米;续航力:350 公里/小时巡航状态下 4 小时 40 分钟,预留 30 分钟作战油量;发动机:两具中岛 Ha-20 乙 9 缸星形发动机;军械:前向固定机炮一门,前向固定机枪两挺,后向旋转机枪一挺。
中岛 Ha-20 乙发动机
1938 年新年后 Ki-45 的设计工作在川崎岐阜工厂展开,土井武夫和副手井町技师取代了非町勇着手设计。川崎在此前并没有设计过起落架可收放的高性能双发战斗机,当时川崎甚至还在设计单发固定式起落架双翼机:陆军 95 式战斗机(Ki-10)。川崎最快的飞机是 Ki-28 试验战斗机(484 公里/小时,3,500 米),在与中岛 Ki-27 和三菱 Ki-33 竞争日本陆军主力战斗机时败北。
Ki-45 第一架原型机在 1939 年 1 月出厂,但存在诸多问题
不管怎样,川崎还是在 10 个月内完成了设计。1939 年 1 月初第一架 Ki-45 原型机(c/n 4501)在岐阜工厂下线,完成短暂的地面试验之后就开始试飞。这架飞机安装两具中岛 Ha-20 乙原形发动机,这实际上是按许可证生产的英国布里斯托“水星”,起飞功率 790 马力,3,900 米高度时额定功率 820 马力。发动机容纳在具有典型布里斯托风格的巨大引擎罩中,驱动两副 3 叶变距螺旋桨,没有桨毂盖。主起落架向后手动收入发动机舱后段,收起后起落架舱盖仅盖住起落架支柱,机轮还有部分突出在外,设计师希望这样在机腹迫降时能提供一些保护作用。
Ki-45 原型机的发动机罩具有强烈的布里斯托尔风格,事实证明这种设计是不成功的
飞行员安坐在机翼前缘位置的驾驶舱内,无线电员/机枪手在机翼后缘位置的后坐舱内,他们之间被主油箱分隔,前后座舱盖都向右打开。原型机没有安装军械,预定在机鼻上部安装两挺 7.7 毫米 89 式机枪,右侧机腹下可安装一挺修改过的 20 毫米 97 式反坦克步枪,前向枪炮由飞行员通过一个穿过风挡的望远镜式瞄准具进行瞄准。无线电员操纵一挺可拆卸的 7.7 毫米 89 式旋转机枪。由于川崎缺乏经验和过度赶工,原型机在试飞中暴露了很多问题:通过链条和齿轮手动收放的主起落架总是出故障,后射机枪的安装方式在高速飞行中根本无法使用,不的不重新设计。但最严重的问题还在发动机,中岛无法吃透技术,导致原型机达不到额定功率,而且川崎也是头一次使用空冷发动机,设计笨拙的粗大发动机舱产生了过多的阻力,并使日常维护极为困难。
Ki-45 后座的回转机枪架
第 2 架原型机(c/n 4502)的发动机舱进行了重新设计,并安装了大型桨毂罩以减小阻力,另外还有一些设备上的更动。但是这些改进还是不让人满意,于是 1939 年 3 月完工的第 3 架原型机(c/n 4503)上安装有更夸张的桨毂罩,巨大的桨毂罩与引擎舱融为一体,冷却空气由桨毂罩前端引入。另外 3 号机起落架改为电动收放,解决了手动收放的可靠性问题,但试飞中又发现引擎舱阻力过大,引发的乱流导致附近翼面失速。为了解决此问题,设计组在发动机舱附近的翼面上开设沟槽,结果并不能完全防止失速。
Ki-45 第二架原型机的发动机舱进行了重新设计,但仍不理想
在三架原型机完成后,陆军又追加了 6 架原型机的定单。1939 年底 Ki-45 原型机达到的最大速度是 480 公里/小时(4,000 米高度),追加的6架原型机处于不同的制造状态,c/n 4504~c/n 4506 已经安装了中岛 Ha-20 乙发动机,c/n 4507~4509 则刚完成机体。为了彻底解决引擎舱乱流的问题,川崎建议头 3 架原型机使用反向旋转螺旋桨取代同向螺旋桨。这种改装在当时看来很有希望解决机翼失速的问题。由于动力不足,3 架原型机始终无法达到设计速度,陆军决定重新审核该项目,并指示川崎在审核完成前限制试飞,因而反转螺旋桨的改装始终没有进行。
Ki-45 第 3 架原型机夸张的发动机舱,与 Fw 190 原型机有类似之处
1940 年 4 月航空本部指示川崎在一架未完成的机体上安装两具中岛 Ha-25 14 缸星形发动机,Ha-25 在 2,500 米高度功率 1,050 马力,起飞功率 970 马力,功率比 Ha-20 乙大,直径却更小。川崎正担心整个项目被取消,于是欣然接受,将新发动机安装在第 7 具机体(c/n 4507)上,并按 NACA 规范重新设计了发动机罩,使用了小型桨毂盖。Ha-25 的单级增压器进气口设置在引擎舱外侧的机翼前缘,滑油散热器设置在引擎舱下方。这架飞机也采用电动主起落架,机轮可完全收入发动机舱中。无论从哪方面来看,新机较前 3 架原型机改动甚大,于是就有了一个奇怪的日式称呼“Ki-45 第一次性能提升型”。但该机运气不佳,在 1940 年 7 月的首飞中引擎罩鳃片飞脱,迫使飞行员紧急着陆,导致起落架折断,螺旋桨和翼尖受损。一个月后飞机才修复,此时又有安装新发动机的 4504,4505,4506,4508 和 4509 加入试飞工作。试飞表明引擎舱乱流和阻力问题已经解决,飞机达到了速度要求,其中一架原型机飞出了 520 公里/小时(3,500m)的速度。
换装了中岛 Ha-25 发动机的 Ki-45 第一次性能提升型。图中这架是使用第 9 架机体改装而来,重新设计了发动机舱
Ha-25 发动机
在 Ki-45 第一次性能提升型紧张试飞的同时,土井武夫设计组忙着完善设计,修正最后的缺陷,为投产做准备。为了增加性能并简化生产,川崎建议将在 11 架原型机上使用的椭圆轮廓机翼改为平直轮廓机翼,同时翼展增加 0.5 米,翼面积增加 3 平方米。在生产型上,Ha-25 的安装位置更低,引擎舱直径更小,同时增压器进气口移到发动机罩唇口上缘。尾翼也经过修形,机身更纤细且背部笔直。另外还使用反射式瞄准具代替望远镜式瞄淮具,使用 98 式 7.92 毫米机枪(日版的 MG15)取代 7.7 毫米后射机枪,使用两挺 12.7 毫米 1 式机枪代替原先的 7.7 毫米 89 式机鼻机枪。两个月后的 1940 年 10 月,陆军核准了这些更动,1941 年 5 月川崎完成了细节设计。

Ki-45 第一次性能向上型线图
重新设计后的飞机被称为“Ki-45 改”,非正式名称“Ki-45 第二次性能提升型”。首架飞机在 1941 年 8 月于岐阜工厂下线,并在接下来的一个月中进行了试飞。到 1941 年末川崎又生产了 Ki-45 改的两架原型机和 12 架预生产型机,试飞结果令人满意。日本陆军决定将这种飞机以陆军 2 式复座战斗机甲型“屠龙”的名称投产,即 Ki-45 改甲,并指示川崎在岐阜工厂和新建的明石工厂同时生产“屠龙”。
1942 年 8 月初,军方试飞完成后,“屠龙”开始装备第 5 战队,在来年 7 月部署到新几内亚之前,该战队一直作为转换单位负责 Ki-45 改甲飞行员的训练。第一支“屠龙”作战部队是第 21 战队,10 月部署到缅甸,一个月后第 16 战队部署到中国。此时日军掌握东南亚的天空,“屠龙”并不是能经常遇到敌机,所以大多进行反舰和对地攻击任务,居然也很胜任。但是与其德国兄弟 Bf 110 一样,在不多的空战纪录中,“屠龙”暴露出严重的问题。在与东南亚战区最常见的盟军战机 P-40 的较量中,“屠龙”除速度略快外,其他性能都较差;20 毫米航炮射速仅 127 发/分,在空战中作用有限;最重要的是日军对双发战斗机的作用缺乏足够的认识,指望“屠龙”能像单发战斗机那样与敌机缠斗,并沿用单发战斗机的多机编队战术,在面对 P-40“打了就跑”的战术时无力招架。飞行员对“屠龙”并没有什么好感,引擎和冷却系统一直麻烦不断,而且马力不足,后方视野很差,机腹机炮无法在飞行中填装,唯一值得称道之处是“屠龙”装备了自封油箱,此举在同时代日式战机中相当罕见。
97 式 20 毫米反坦克步枪改装而来的机腹航炮,在空战中根本就是摆设
川崎一直在努力提升“屠龙”产量,大阪以西 80 公里的兵库县明石工厂在 1942 年 9 月交付了第一架 Ki-45 改甲,这架飞机是使用岐阜工厂的组件组装的,6 个月后明石工厂的产量就超过了岐阜工厂,1943 年 9 月岐阜工厂停产“屠龙”。
第 13 战队遗弃的 Ki-45 改甲,1944 年 1 月
就在 Ki-45 改甲交付使用时,川崎计划研制一种更强的改型,安装两具 1,500 马力三菱 Ha-112-II 发动机的 Ki-45-II。1942 年 12 月,日本陆军航空本部指示川崎将其设计成单座型,型号也改为 Ki-96,在这种机型上又衍生出了后继机 Ki-102 和 Ki-108,这就不在本文范围之内了。
部署在太平洋岛屿的 Ki-45 改甲,隶属第 5 战队
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