测试疾风
原型机试飞工作证实了Ki-84的性能已经超过当时所有日军战机,但与陆军航空兵本部的期望仍有相当距离。根据岩桥让三的测试报告,在6500米高度,Ki-84能够达到624公里/小时的最大平飞速度,其实用升限为12400米,爬升到5000米高度耗时6分26秒。来自第一航空军的试飞员船桥中尉曾经驾驶第4架预生产型(Ki-84.04号机)以3794公斤的重量起飞,在6120米高度发动机进气压力为350毫米水银柱、转速3000转/分,飞机达到631公里/小时的最大平飞速度,爬升到5000米高度耗时5分54秒。这个成绩比岩桥让三的记录稍稍提升,但此时的Ha-45-11发动机已经超过其出厂规范(进气压力250毫米,转速2900转/分)运转,631公里/小时的数据仅能作为一个特例进行参考。在俯冲测试中,Ki-84预生产型曾经达到过798公里/小时的俯冲速度,但氧气系统的故障迫使试飞员早早中断测试。
1943年9月,在陆军航空兵本部组织的测试中,Ki-84和师出同门的中岛Ki-44战斗机进行了模拟对抗。它的对手还包括一架德国福克-沃尔夫公司的Fw-190A-5,该机是该年夏天通过潜艇运输抵达日本的。在模拟对抗中,驾驶Ki-84的是黑江保彦少佐,和岩桥让三少佐一样,他同样是一名久经沙场的老战士,作为同期军校毕业生中战绩最为突出的一名,黑江保彦早在1939年的诺门罕战役中便取得两个击落战果,到二战结束时,他的击落战果将上升到51架。通过测试,黑江保彦少佐证明Ki-84的机动性远远超过它的两个对手。但是,在最大平飞速度性能方面,Ki-84要落后于它的德国对手,而且更重要的是,整体的俯冲性能也较为逊色。
1943至1944年冬天,在严寒环境中测试的预生产型疾风
为了尽早检验新型Ki-84在接近实战环境下的性能发挥,明野陆军飞行学校在1943年10月成立一个试验单位,并派往北海道进行各种试飞工作。在冰冷苦寒的极北之地,Ki-84进行了大量极限条件下的测试,同时又能远离危机四伏的前线,杜绝被敌军战机发觉的机会。当时的日本陆航极力避免Ki-84过早被盟军情报部们察觉,在他们的如意算盘中,这款新型战斗机是藏匿在手中的最大一张王牌,应当在秘密积蓄足够兵力、一切准备工作就绪后,以迅雷不及掩耳之势席卷前线,给予盟军始料未及的猛烈打击。
在北海道测试期间,Ki-84取得了相当优秀的成绩。但是,有一系列事实被有意无意的忽略了:明野陆军飞行学校是日本陆航的精英殿堂,参加Ki-84测试飞行的人员个个久经沙场、经验老道;配备给Ki-84的地勤人员也是百里挑一的档次,能够游刃有余地处理各种技术难题;北海道固然环境艰苦,但毕竟远离前方战场,后勤保障充分。
以上这一切,和前线的条件完全不可同日而语。当Ki-84运抵前方条件恶劣、物资缺乏的野战机场,交付水准平均的飞行员和地勤,投入真实而又残酷的战争之后,其性能又能发挥出几成呢?这个问题,也许当时所有的飞行员都不愿意去真正面对。。。
1944年3月,对这款新战机获得足够了解后,明野陆军飞行学校的这个试验单位被解散,大部分人员转移到福生机场,顺理成章地加入新成立的飞行第22战队――日本陆航第一支Ki-84部队。
Ki-84.013号机于1943年至1944年间在明野陆军飞行学校接受测试,注意方向舵上的明野陆军飞行学校徽记――汉字“明”
在长达数月的测试期间,Ki-84逐渐暴露出两大顽疾:发动机与液压系统。预生产型Ki-84配备的Ha-45-11型发动机的研究过于仓促,发展尚未成熟,仍存在大量固有的设计缺陷。其中,最严重的一个问题便是:发动机在运转过程中,经常会突如其来地出现无法控制的进气压力下降现象,导致发动机功率输出暴跌。更糟糕的是,对于这个症状的起因,中岛公司的工程师几乎无法给出一个合理的解释,只能继续埋头研究。
Ha-45-11型发动机的出厂速度也是一个急需解决的问题:直到Ki-84开始紧锣密鼓的试飞工作,中岛公司仍未做好发动机的流水线生产准备,所有Ha-45-11均为手工制造,因而发动机质量参差不齐的问题则完全无法避免。
对于控制起落架和襟翼收放的液压系统,在Ki-84的测试中显露出缺乏稳固性和可靠性的缺点。不过,在日本陆航的眼中,这一切可谓瑕不掩瑜,丝毫无法动摇将Ki-84投产的决心。
Ki-84a/疾风甲
最后在1944年4月,制造Ki-84第二批预生产型的同时,中岛公司获得了日本陆军航空兵本部的授权,开始着手Ki-84的正式流水线生产。日本陆航为第一批Ki-84赋予四式战斗机甲型的称谓,军方编号为Ki-84a,新飞机的昵称则为响亮的“疾风”。对于这个型号,不同场合中一般称之为“疾风甲”。
此时,中岛公司完成了Ha-45-11发动机生产线的建设,可以稳定持续地为Ki-84提供动力设备。但是,发动机本身存在的缺陷仍没有得到妥善解决。
从外观上分析,Ki-84a和第二批次预生产型的Ki-84.491号机极为相似,区别在于正式投产的Ki-84a取消了机身下的挂架,只保留机翼下方的两个挂架。另外,Ki-84a的风档安装有防弹玻璃。
因而,疾风甲/Ki-84a的主要特征包括:
1、 较短的机枪口整流罩;
2、 引擎罩两侧有多个较窄的发动机废气排放口(左侧以2-4-1的组合、右侧以1-4-1的组合自上而下安装);
3、 风档配备防弹玻璃;
4、 改进过的飞行员头靠,配备有一个蜂鸣警报器,用以提醒飞行员襟翼和起落架的未展开状态;
5、 方向舵和升降舵最终定型,其几何尺寸介乎预生产型的较窄版本和较宽版本之间;
6、 两侧机翼下配备挂架;
7、 机身两侧开设有多个小型机枪排烟口;
8、 与大多数预生产型Ki-84相比,为容纳主起落架的收放动作机构,机翼下方微微突出一个鼓包。
疾风甲的份额占据全部Ki-84产量的的九成之多,因而在二战中与盟军战斗机较量的Ki-84大部分为疾风甲。在觉察到疾风甲的存在之后,由美国、英国、澳大利亚军人组成的盟军航空兵技术情报单位(Allied Technical Air Intelligence Unit)给予其一个“弗兰克(Frank )”的绰号。这个绰号起源于该单位的领导人――弗兰克•麦科伊(Frank McCoy)上校。原先,盟军情报显示日军正在本土研制一种代号为T.K.4的绝密战斗机,麦科伊上校原本打算用自己的名字为其命名。在T.K.4被证明为子虚乌有之后,“弗兰克”这个名字最终冠以Ki-84,成为疾风家族在盟军阵营中的统一称呼。
Ki-84a/疾风甲性能参数
疾风甲/Ki-84a剖视图
疾风甲技术细节
疾风甲/Ki-84a是一架单引擎、单座战斗机。飞机采用悬臂式下单翼,全金属半硬壳机身使用硬铝合金制造,为中岛公司的传统构型,已在Ki-27、Ki-43和Ki-44之上得到验证。控制面和副翼为布料蒙皮结构。飞机配备全封闭驾驶舱、可收放的后三点起落架。
机身
机身前部横截面(即引擎罩部分)为圆形,向后部收紧变为椭圆形。全金属半硬壳机身由22段框架和23条纵梁构成,硬铝合金承力蒙皮通过平头铆钉加固。机身中部和后部的承力蒙皮厚度为0.6毫米,在安装弹药舱和油箱的机身前部,承力蒙皮分别加厚到1.4毫米和2.0毫米。
较为罕见的疾风机尾视角照片,疾风机体横截面的变化在此清晰地显现出来,照片摄于战后美国
机身结构可以分为前后两大部份,连接位置位于驾驶舱后方的第9段框架处。机身内最前端安装发动机、发动机管线和一个75升的滑油箱,包括发动机舱和机翼的结合体,这也是中岛公司型号和其他一些日军单发战斗机的特点,其优点在于提高结构强度,减轻连接部件所需的额外重量。滑油冷却器位于引擎罩下方。发动机安装支架和防火墙架设在第1段框架之上。防火墙之后,安装有容量130升的酒精-水混合液储箱、两个容量各3.3升的氧气瓶、武器系统以及容量217升的机身油箱。该油箱的加注口开设在左侧机身,风档下方,油箱位于第2段和第5段框架之间,这两段框架分别和机翼的主翼梁与辅助翼梁接合。机身油箱之后是驾驶舱的空间,处在第4段和第7段框架之间。
驾驶舱之后的机身后部安装有九九式三型无线电接收机,其检修舱口开设在机身左侧,第10段和第12段框架之间。无线电接收机的天线杆安装在第10段框架之后,位于驾驶舱后方的机身顶端。天线的一端线头在驾驶舱后端接入机身之内,中段在天线杆顶端和垂直尾翼顶端之间固定,另一端线头连出到右侧水平尾翼顶端。
疾风的侧后方视角,可以看到天线的细节
机身后部包括起落架尾轮舱。在左侧的机翼-机身结合部下方以及机身左侧,安置有可收放的踏板,供飞行员登机用。
气泡状座舱盖
座舱盖由3部分组成:固定的风档、可向后滑动的座舱盖中段以及固定的座舱盖后段。风档正面由一块厚度为65毫米的透明防弹玻璃构成。驾驶舱之内配备有全套控制及导航辅助设备。飞行员配备有三式反射瞄准镜,其安装位置偏向机身中心轴线右方30毫米,向上倾斜1.5度。飞行员座椅靠背和头靠由13毫米的防弹钢板进行保护。
机翼
悬臂式下单翼的形状为梯形,面积为21平方米,力求限制飞机的翼载荷在170公斤/平方米以下,以获得足够的机动性。机翼为全金属结构,由主翼梁/辅助翼梁及通过纵梁固定的26条翼肋构成。两个圆形翼尖上下均安装有航行灯,连接在机翼的第24条翼肋(从内至外,下同)之上。机翼承力蒙皮厚度在0.5毫米至1.2毫米之间,由平头铆钉进行加固。两副机翼和机身前段连接为一体――主翼梁与第2段机身框架接合、辅助翼梁与第5段机身框架接合。机翼展弦比为6.02度、上反角6度、下扭角2.5度。机翼横截面为中岛公司的NN2-21系列,相对厚度从翼根处的16.5%渐变到翼尖处的8%。
Ki-84系列的翼型
机翼外侧安装有副翼,内侧安装有蝶形襟翼。副翼为全金属结构,由14根翼肋构成,前端为金属蒙皮,后端为布料蒙皮,安装有金属的配平调整片。副翼安装在机翼第14条和第24条翼肋之间,可以向上偏转25度、向下偏转20度。
Ki-84的机翼内段安装有中岛公司的标志性“蝶形襟翼”。从外表看,它和富勒襟翼一样均完全收入翼根的下沿,区别之处在于:蝶形襟翼在展开时并非完全水平向后伸展,其内侧的展开动作距离要大于外侧。襟翼向后下方展开之后,Ki-84的机翼轮廓看起来颇有几分蝴蝶翅膀的风韵,这正是“蝶形襟翼”名称的由来。蝶形襟翼在Ki-43和Ki-44上经受了实战的检验,能够大幅度提高飞机的水平机动性。蝶形襟翼为全金属结构,也由14根翼肋构成,安装在机翼第2条和第14条翼肋之间。蝶形襟翼通过液压驱动,由4个动作筒进行非平行的展开。Ki-84飞行员通过按动操纵杆上的按钮,驱动液压动作系统对蝶形襟翼的展开角度进行控制。在战斗中,蝶形襟翼向后下方展开15度,以增加机翼面积,增强机动性;在起飞时,蝶形襟翼展开35度以提高机翼升力;在降落时,蝶形襟翼展开53度,起到一部分减速板的作用。
主翼梁前方,机翼第2条和第9条翼肋之间用以容纳主起落架以及机轮;左侧机翼第10条和第11条翼肋之间安装有功率240瓦的着陆灯,右侧机翼的同样位置则安置有照相枪(往往在前线被拆除)。每侧机翼下方,第10条和第11条翼肋之间安装有挂架,用以挂载可投掷副油箱或者炸弹。右侧机翼下方第4条翼肋处安装有燃油冷却空气进气口。左侧机翼第20条翼肋的前方配备有空速管。
机翼之内,一共配备有4个油箱。两个主油箱容量各为173升,位于主翼梁/辅助翼梁/第3条翼肋/第9条翼肋之间。两个辅助油箱容量各为67升,位于主翼梁之前,第11条和第15条翼肋之间。所有4个油箱的燃油加注口均安设在机翼上方。
工厂之内,疾风的机翼和机身结为一体
机尾
机体尾部为标准的全金属悬臂结构,控制面采用布料蒙皮。机尾安定面布局较为特殊,水平尾翼处在垂直尾翼的前方,错开一段距离,以降低各安定面在高速空战机动中产生涡流相互干扰的可能,该设计源于小山悌未完成的Ki-62和Ki-63项目。左右两副水平尾翼均为独立的结构,具备梯形轮廓以及弧形翼尖,由一根主翼梁、两根辅助翼梁和22条翼肋构成。水平尾翼前端通过12条辅助翼肋进行加固。升降舵由一根翼梁和8条翼肋构成,能够向上转动30度,向下转动20度。垂直尾翼和机尾是分别独立的结构。由5根翼梁和6条翼肋构成,其中有三根翼梁和机身的最后三段(第20、21、22段)框架接合。垂直尾翼前端同样通过辅助翼肋进行加固。方向舵由一根主翼梁、一根辅助翼梁和9条翼肋构成。方向舵从下向上数第4根翼肋之下为金属蒙皮,之上为布料蒙皮。方向舵可以向左右转动30度。升降舵和方向舵配备有金属的配平调整片,方向舵的配平调整片只能在地面上进行调节,升降舵的配平调整片可以调节为向上下偏转12度。垂直尾翼上部的左右两侧安置有飞机的后航行灯。
起落架
主起落架特写
起落架为标准的后三点式起落架,即主起落架轮位于机翼下,尾起落架轮位于机身尾部下方。主起落架轮包括宽170毫米直径650毫米的轮胎、机械刹车以及油液空气减震支柱。减震支柱的行程为20毫米。主起落架向里收进机翼中主翼梁前方的主起落架舱之内。主起落架舱有四扇舱门,一扇位于翼根下方,其余三扇安装在起落架之上。起落架轮距为3.45米。在两侧机翼顶端,安装有主起落架的状态显示器,以可移动滑杆的形式为飞行员指示起落架的放下角度。尾起落架轮宽75毫米,直径200毫米,轮胎由实心橡胶制成。尾起落架可进行360度转动,飞机在地面滑行时可自行调整。尾起落架向后收入机身尾部下方,尾起落架舱配备有两扇对称的长方形舱门。
尾起落架舱特写
发动机
Ha-45发动机直径为1180毫米,长度为1785毫米,不同亚型的重量在820公斤至900公斤之间。发动机气缸内径130毫米,行程150毫米,总排量为35.8升,压缩比为7:1或8:1。发动机驱动一副直径3米、重量185公斤的Pe-32型四叶全金属恒速螺旋桨,桨叶角可在26度至56度之间变化,螺旋桨毂盖直径为50厘米。
一架疾风正在接受维护,引擎罩打开后露出内部复杂的管线结构
早期出厂的Ki-84a采用Ha-45-11发动机作为动力配备,随后升级为性能有所提升的Ha-45-12,能在起飞时短暂输出1825马力(1361千瓦)的动力。不过,对于早期原型机试飞时暴露出的各种动力设备的缺陷,Ha-45-12原封不动地继承下来。在后期换装更新型、起飞输出功率可达1990马力(1484千瓦)的Ha-45-21时,以上问题得到稍微的缓解。所有这些缺陷,要等到采用低压燃油喷射系统的Ha-45-23的出现,才能得到根治,但发动机的输出功率也随之下降到1900马力(1417千瓦)。更重要的是,Ha-45-23面世之时,日本已经临近战争的落幕,该型号没有得到量产的机会,以至于在战后对中岛公司发动机产量的统计中根本没有将Ha-45-23计算在内。因而,二战中的Ki-84,一直患有先天不足的心脏病。
机翼下的200升副油箱特写
机身内部油箱总容量为697升,燃油重量折合504公斤(1110磅),两侧机翼挂架各可挂载一副200升木质可投掷副油箱,在某些预生产型Ki-84之上,机身下保留有可挂载第三副300升副油箱的挂架。酒精-水混合液储箱容量为130升,滑油箱容量为75升,滑油的冷却由引擎罩下方的滑油冷却器完成。化油器进气口位于引擎罩上部。发动机和机翼之间安装有废气排放口,机身左侧的排放口以2-4-1的组合排列,机身右侧以1-4-1的组合排列。发动机的冷却由机身左右两侧的六块整流罩鱼鳞片进行调节。
武器
Ho-103型机枪示意图
机体内装备的武器包括发动机舱顶部的两挺12.7毫米口径Ho-103型机枪。Ho-103机枪重23公斤,全长127厘米,射速为每分钟800至900发,子弹的枪口初速度为780米/秒。机枪的击发通过射击协调器控制,以保证射出的机枪子弹能够顺利穿过螺旋桨。Ho-103机枪由弹链从弹药舱中供弹,每挺机枪备弹350发。Ho-103机枪发射时,弹壳抛离出机身下方、起落架轮舱之间的抛壳窗。
每侧机翼上安装有1门20毫米口径的Ho-5型机关炮,位置紧靠起落架舱的外侧,机翼从里向外第9根和第10根翼肋之间,机枪口伸出机翼前端。Ho-5机关炮重37公斤,全长145厘米,射速为每分钟750至850发,炮弹的初速度为750米/秒。Ho-5机关炮也由弹链从弹药舱中供弹,每门机关炮备弹150发。Ho-5机关炮发射时,弹壳抛离出机翼下方、靠近机翼挂架位置的抛壳窗。
20毫米Ho-5机关炮的炮口特写
对于两枪两炮的武器系统,飞行员使用驾驶舱内的三式反射瞄准镜进行瞄准,这实际上是德国Revi C12C/D瞄准镜的日本版。
值得一提的是,Ho-103机枪和Ho-5机关炮这两款武器将构成第二次世界大战后期日本陆军航空兵的主要火力配备,而它们的研发均基于日方获得的美制零点五英寸口径勃朗宁M2型机关枪。也就是说,如果没有美方的技术,日本陆航战机有极大几率仅能依靠Ki-43上的八九式7.7毫米机枪包打天下!
两侧机翼下的挂架各可挂载一副容量200升的可投掷副油箱或一枚重量在30公斤至250公斤之间的炸弹。实际上,在战斗任务中,Ki-84系列经常采用一侧挂载副油箱、另一侧挂载250公斤炸弹的混合配置。