日本最成功的雙發夜間戰鬥機。1939年初原型機試飛,後來一直為發動機的選用問題所困擾,直到Ha-102發動機大批生產後問題得以解決。1941年10月投產。共製造1698架,是日本陸軍唯一可以使用的夜間戰鬥機。1942年初開始在西南太平洋戰區參戰,1944年參加菲律賓和日本本土的防禦作戰。除了執行夜間戰鬥機任務外,還可以攜帶少量炸彈並使用機上機關炮執行對地攻擊任務和反艦任務。
研製動因
二戰前夜,與瘋狂擴軍的德國一樣,日本也在窮兵黷武。似乎一夜間,日本的航空工業就已邁進世界先進行列。
日本飛機設計師的一些原創設計,如三菱96式艦戰(A5M),中島97式戰鬥機(Ki-27)和三菱97式重轟炸機(Ki-21)的性能已經令人刮目相看,但西方航空強國卻對此一無所知,為日後“零戰神話”的產生埋下了伏筆。 日本航空工業精進的原因有二,一是航空業界一邊自行研發,一邊按許可證生產國外飛機,並聘請外國設計師來日工作,這使本國設計師有機會接觸世界最先進的航空技術;二是日本軍方極力扶持航空工業,海軍和陸軍持續直接採購或通過貿易公司和航空公司(日本航空輸送,日本國際航空, 滿洲航空三大航空公司)的間接購買而獲得最先進的飛機,供國內的航空製造業者研究。1934年法國和德國同時興起研製遠程雙發戰鬥機的熱潮,這也引起了日本軍方和航空業界的注意。在計畫中的太
平洋和入侵東南亞的作戰中,日本陸軍航空兵要面對遠程跨海飛行,所以需要雙發遠程戰鬥機以彌補現有單發戰鬥機的“腿短”的缺陷。其實此時各國都對雙發戰鬥機太理想化了,他們認為這是一種萬能戰鬥機,不光能為轟炸機進行全程護航,還能與敵戰鬥機爭奪制空權,或攜帶炸彈攻擊地面目標。日本軍方顯然也被雙發戰鬥機的美好前景迷住了,在觀望了一陣後,1937年3月日本陸軍發出雙發遠程戰鬥機的招標,而此時法國,德國和荷蘭的相 似型號已經在試飛中了(Potez630,Me110和福克G.I)。招標中要求雙發戰鬥機的作戰半徑要達到400至500公里,另富餘30分鐘飛行時間。其餘性能必須儘量與單座戰鬥機接近。武備為固定機炮2門,旋轉機槍1挺,另要有一套無線電設備。
由於不同意雙發重型戰鬥機一開始給出速度、機動性和軍械方面的設計指標,陸軍航空本部立川技術研究所調低了指標,這樣可以減小設計難度。1937年3月,川崎航空工業,三菱重工和中島飛機三家公司被陸軍選中開始預
研。但三菱的Ki-39和中島的Ki-37以缺乏技術人員為由都在項目初期夭折。僅剩的川崎Ki-38方案在非町勇技師的主持下設計,且進展迅速,同年10月就完成了一個實機大小的細節模型。模型顯示這是一種安裝液冷V型12缸發動機的雙發中單翼機,具有橢圓形輪廓的機翼和尾翼,機翼內段水平,外段上反。另外設計組還考慮過在機首安裝液冷發動機、兩翼安裝風冷 星型發動機的三發方案。但就在此時,陸軍決定中止Ki-38的研製,這純粹是為了平息陸軍航空隊軍官對降低設計指標的不滿,而無視川崎已經做出的努力。1937年12月中旬,陸軍航空本部終於與技術研究所達成一致,將一份新的雙發雙座戰鬥機設計指標送往川崎,該廠奉命開始KI-45的研製。新方案基於Ki-38的設計,但作了修正以符合以下要求:最大速度:3,500米高度時540公里/小時;作戰空域:2,000米~5,000米;續航力:350公里/小時巡航狀態下4小時40分鐘,預留30分鐘作戰油量;發動機:兩具中島Ha-20乙9缸星形發動機;軍械:前向固定機炮一門,前向固定機槍兩挺,後向旋轉機槍一挺。
原型機試飛
1938年新年後Ki-45的設計工作在川崎岐阜工廠展開,土井武夫和副手井町技師取代了非町勇著手設計。川崎在此
前並沒有設計過起落架可收放的高性能雙發戰鬥機,當時川崎甚至還在設計單發固定式起落架雙翼機:陸軍95式戰鬥機(Ki-10)。川崎 最快的飛機是Ki-28試驗戰鬥機(484公里/小時,3,500米),在與中島Ki-27和三菱Ki-33競爭日本陸軍主力戰鬥機時敗北。不管怎樣,川崎還是在10個月內完成了設計。1939年1月初第一架Ki-45原型機(c/n4501)在岐阜工廠下線,完成短暫的地面試驗之後就開始試飛。這架飛機安裝兩具中島Ha-20乙原形發動機,這實際上是按許可證生產的英國布里斯托“水星”,起飛功率790馬力,3,900米高度時額定功率820馬力。發動機容納在具有典型布里斯托風格的巨大引擎罩中,驅動兩副3葉變距螺旋槳,沒有槳轂蓋。主起落架向後手動收入發動機艙後段,收起後起落架艙蓋僅蓋住起落架支柱,機輪還有部分突出在外,設計師希望這樣在機腹迫降時能提供一些保護作用。
Ki-45原型機的發動機罩具有強烈的布里斯托風格,事實證明這種設計是不成功的
飛行員安坐在機翼前緣位置的駕駛艙內,無線電員/機槍手在機翼後緣位置的後坐艙內,他們之間被主油箱分隔,前后座艙蓋都向右打開。原型機沒有安裝軍械,預定在機鼻上部安裝兩挺7.7毫米89式機槍,右側機腹下可安裝一挺修改過的20毫米97式反坦克步槍,前向槍炮由飛行員通過一個穿過風擋的望遠鏡式瞄準具進行瞄準。無線電員操縱一挺可拆卸的7.7毫米89式旋轉機槍。由於川崎缺乏經驗和過度趕工,原型機在試飛中暴露了很多問題:通過鏈條和齒輪手動收放的主起落架總是出故障,後射機槍的安裝方式在高速飛行中根本無法使用,不的不重新設計。但最嚴重的問題還在發動機,中島無法吃透技術,導致原型機達不到額定功率,而且川崎也是頭一次使用空冷發動機,設計笨拙的粗大發動機艙產生了過多的阻力,並使日常維護極為困難。
Ki-45后座的迴轉機槍架
第2架原型機(c/n4502)的發動機艙進行了重新設計,並安裝了大型槳轂罩以減小阻力,另外還有一些設備上的更動。但是這些改進還是不讓人滿意,於是1939年3月完工的第3架原型機(c/n4503)上安裝有更誇張的槳轂罩,巨大的槳轂罩與引擎艙融為一體,冷卻空氣由槳轂罩前端引入。另外3號機起落架改為電動收放,解決了手動收放的可靠性問題,但試飛中又發現引擎艙阻力過大,引發的亂流導致附近翼面失速。為了解決此問題,設計組在發動機艙附近的翼面上開設溝槽,結果並不能完全防止失速。
Ki-45第二架原型機的發動機艙進行了重新設計,但仍不理想
在三架原型機完成後,陸軍又追加了6架原型機的定單。1939年底Ki-45原型機達到的最大速度是480公里/小時(4,000米高度),追加的6架原型機處於不同的製造狀態,c/n4504~c/n4506已經安裝了中島Ha-20乙發動機,c/n4507~4509則剛完成機體。為了徹底解決引擎艙亂流的問題,川崎建議頭3架原型機使用反向旋轉螺旋槳取代同向螺旋槳。這種改裝在當時看來很有希望解決機翼失速的問題。由於動力不足,3架原型機始終無法達到設計速度,陸軍決定重新審核該項目,並指示川崎在審核完成前限制試飛,因而反轉螺旋槳的改裝始終沒有進行。
Ki-45第3架原型機誇張的發動機艙,與Fw190原型機有類似之處
1940年4月航空本部指示川崎在一架未完成的機體上安裝兩具中島Ha-2514缸星形發動機,Ha-25在2,500米高度功率1,050馬力,起飛功率970馬力,功率比Ha-20乙大,直徑卻更小。川崎正擔心整個項目被取消,於是欣然接受,將新發動機安裝在第7具機體(c/n4507)上,並按NACA規範重新設計了發動機罩,使用了小型槳轂蓋。Ha-25的單級增壓器進氣口設定在引擎艙外側的機翼前緣,滑油散熱器設定在引擎艙下方。這架飛機也採用電動主起落架,機輪可完全收入發動機艙中。無論從哪方面來看,新機較前3架原型機改動甚大,於是就有了一個奇怪的日式稱呼“Ki-45第一次性能提升型”。但該機運氣不佳,在1940年7月的首飛中引擎罩鰓片飛脫,迫使飛行員緊急著陸,導致起落架折斷,螺旋槳和翼尖受損。一個月後飛機才修復,此時又有安裝新發動機的4504,4505,4506,4508和4509加入試飛工作。試飛表明引擎艙亂流和阻力問題已經解決,飛機達到了速度要求,其中一架原型機飛出了520公里/小時(3,500m)的速度。
換裝了中島Ha-25發動機的Ki-45第一次性能提升型。圖中這架是使用第9架機體改裝而來,重新設計了發動機艙
Ha-25發動機
在Ki-45第一次性能提升型緊張試飛的同時,土井武夫設計組忙著完善設計,修正最後的缺陷,為投產做準備。為了增加性能並簡化生產,川崎建議將在11架原型機上使用的橢圓輪廓機翼改為平直輪廓機翼,同時翼展增加0.5米,翼面積增加3平方米。在生產型上,Ha-25的安裝位置更低,引擎艙直徑更小,同時增壓器進氣口移到發動機罩唇口上緣。尾翼也經過修形,機身更纖細且背部筆直。另外還使用反射式瞄準具代替望遠鏡式瞄淮具,使用98式7.92毫米機槍(日版的MG15)取代7.7毫米後射機槍,使用兩挺12.7毫米1式機槍代替原先的7.7毫米89式機鼻機槍。兩個月後的1940年10月,陸軍核准了這些更動,1941年5月川崎完成了細節設計。
Ki-45第一次性能向上型線圖
重新設計後的飛機被稱為“Ki-45改”,非正式名稱“Ki-45第二次性能提升型”。首架飛機在1941年8月於岐阜工廠下線,並在接下來的一個月中進行了試飛。到1941年末川崎又生產了Ki-45改的兩架原型機和12架預生產型機,試飛結果令人滿意。日本陸軍決定將這種飛機以陸軍2式復座戰鬥機甲型“屠龍”的名稱投產,即Ki-45改甲,並指示川崎在岐阜工廠和新建的明石工廠同時生產“屠龍”。