川崎Ki100/陸軍五式戰鬥機小傳

原作：川崎五郎

從液冷到空冷

 

從服役伊始，發動機（Ha40）的可靠性方面就不那麼令人放心的三式戰鬥機（Ki61），隨著戰爭的升級，在產量不斷提升的同時產品質量的管理標準開始逐漸放寬，發生故障的頻率亦隨之陡然上升。隨著1944年9月，搭載「Ha140」發動機的三式戰鬥機Ⅱ型開始投入量產，狀況發生了進一步惡化，大量機體即使裝配完成也沒有質量合格的發動機可供使用，生產陷入停滯，導致川崎航空機岐阜工廠內到處擠滿了沒有安裝發動機的三式戰鬥機的機體。

 

這些所謂的「無頭機」的積壓情況具體如下，9月—27架、10月—68架、11月—139架、12月達到了最高峰值—208架，為了完成預定的生產計劃，一直對換裝其他型號發動機一事不甚積極的軍需省與陸軍方面也改變了主意，於10月下達了三式戰Ⅱ型更換發動機的指示，同時決定將換發後的該機重新命名為Ki100。

 

雖然理想上，更換相同輸出功率的液冷發動機是最佳的解決方案，但符合這一條件的液冷發動機在當時實際上只有海軍「彗星」艦載俯衝轟炸機上搭載的「熱田」32型可用。然而，同樣是由DB601發展而來的熱田32型此時也同Ha140也一樣，因生產質量的低劣而飽受故障的困擾，為此，海軍方面已經搶先一步決定用空冷的三菱「金星」61/62型發動機對其進行更換，無奈之下，這一方案只得放棄。由於除此之外再無其他符合條件的液冷發動機，於是選擇空冷發動機就成為了必然的選擇。然而，即便如此可供選擇的範圍也並不寬廣，與Ha140功率不相上下，可靠性高，且生產數量上也能夠保證充足，能夠滿足上述條件的實際上只有百式司令部偵察機Ⅲ型所搭載的三菱「Ha112-Ⅱ」（起飛功率1500馬力）一種。而Ha112-Ⅱ與海軍的金星61/62型僅存在名稱上的區別，實際上是同一款發動機，冥冥之中，與海軍的彗星走向了相同的命運。

 

日本海軍研發的「熱田」系列液冷發動機同樣存在嚴重的質量問題

 

艱難的換裝工程

 

雖然為Ki61Ⅱ換裝Ha112-Ⅱ空冷發動機的方案獲得了批准，但接下來的工作更加困難。為什麼這麼說，因為三式戰鬥機為了最大限度的減小空氣阻力，搭配體積小巧的Ha40/Ha140液冷發動機，機身寬度最大值僅為84釐米，這樣狹窄的的機身與直徑達121.8釐米的Ha112-Ⅱ氣冷發動機進行結合，再算上覆蓋在外的發動機整流罩的寬度，機首部分與機身左右兩側的結合部會出現至少20釐米以上的間隙，如下圖①所示，這樣的大的間隙在飛行過程中會產生大量的渦流增加空氣阻力，惡化飛機的操縱性能，甚至還有可能導致共振現象的發生。

 

於是，如上圖②所示，考慮參照九七式戰鬥機的設計在發動機整流罩後方設置一個劇烈的收縮段。通過簡單的模型進行風洞測試後，發現這種程度的處置手段並不能夠阻止渦流的產生，理論上，如上圖③所示，根據機首的尺寸為機身追加大型導流板讓機身的線條保持流暢是最佳選擇，可是，這樣做基本上就等同於要在現有的三式戰機體上再增加一層蒙皮，包括內部結構骨架的變化，也會增加相當的重量，三式戰鬥機通過縮減機體尺寸才好不容易獲得的視野上的優點也將失去。考慮到無論選擇哪種方案最終都要在發動機整流罩的後方設置風門，而風門在使用時多多少少都會產生一點渦流，於是又拿出了介於圖②與圖③之間的折中方案，如上圖④所示，在發動機整流罩後方設置中等規模的導流板，嘗試用對機身外形進行局部調整的方法解決問題，最終這一方案獲得了採納。

雖然排氣管到底採用集合式還是推力單排氣式，以及排氣管開口位置的選擇都是非常令人頭疼的技術問題，但幸運的是有一架德國進口的福克伍爾夫Fw190A-5可供詳細參考，參考該機的設計，在發動機整流罩後方兩側機身上設置了凹槽，每側凹槽內布置6根推力式單排氣管。充分利用了發動機整流罩與機身之間的間隙，而且推力式排氣管排出的廢氣還具有吹除渦流的效果，是一石二鳥的解決方案。（具體結構參見下圖）

 

Ha112-Ⅱ型發動機的安裝，正如後來土井武夫技師長回憶中所說的那樣，是「老天保佑」，位於發動機後方的輔機類設備基本未作大的改動，直接將防火隔壁以前的原Ha140發動機支撐架切掉，再將Ha112-Ⅱ的鋼管式支撐架與構成機身框架的主縱通梁直接接駁即可。

 

後部機身基本上原封不動地沿用了三式戰Ⅱ型的設計，由於Ha112-Ⅱ的重量要比Ha140輕50千克以上，為了不改變飛機的重心，就Ha112-Ⅱ發動機的安裝位置進行了慎重的探討。幸運的是在將機身後部的冷卻器及相關配套設備以及配重鉛塊撤去以後，問題得到了順利的解決，機首反而比三式戰還短了23.15釐米，改善了前下方的視野。（具體結構參見下圖）

 

三式戰上已被整合進機腹下方主冷卻器內部的滑油冷卻器，在Ki100上回歸傳統，被重新布置在了機首下方，雖然為了儘可能的減少空氣阻力，採用了半埋設計，但暴露的部分體積依然偏大，超出了當初的預計，佔據了空氣阻力中的相當比例。雖然當時負責發動機舾裝設計的小口富夫技師在戰後回憶時提到過，關於潤滑油冷卻器的安裝位置和方法，曾經希望上邊再多給他一些時間進行考慮，但因戰局的緊迫，所以也沒有找到特別好的解決方法。至於三式戰原有的主冷卻器撤除以後機身下部出現的凹陷，通過在新滑油冷卻器的後方追加三塊蒙皮的方法進行了遮蔽。（參見下圖深色為追加部分）

 

以上設計工作，全部是在全體技術人員以廠為家，不眠不休，連續奮戰的條件下進行的，是名副其實的突擊作業。由土井武夫技師親自拍板，未等風洞試驗結果出來便直接從圖紙設計轉入了細部結構設計。由於一旦風洞試驗結果不好，全部設計就要推到重來，所以這個決定基本等同於一場賭博。

 

不過，也包含技術人員努力的因素在內，設計工作整體上而言波瀾不驚，並沒有出現太大的技術問題進展飛速，1944年12末完成全部設計工作，翌年1945年1月，試作1號原型機即告完成。在此期間最令人感到膽顫心驚的是12月發生的東海大地震，位於名古屋的三菱和愛知的工廠都受到了相當程度的破壞。幸運的是川崎岐阜工廠基本上沒有受到太大的影響躲過了一劫，即將進行組裝的1號機也安然無恙。如果在此時原型機遭地震破壞，那麼很有可能直到戰爭結束該機都無法順利服役了。

 

於1945年2月10日完成首飛的Ki100試作1號原型機雖然因空氣阻力的增加，580千米/小時的最大平飛速相較三式戰鬥機Ⅱ型有所降低（降低約30千米/小時），不過與此同時機體自重也減輕了約330千克，因此飛機的早期爬升性能顯著提高，盤旋性能也有了不小的改善。這是廢除三式戰鬥機的尾部配重後（三式戰機首部分重量較大，為了保持重心平衡在機尾設置了配重用的鉛塊），全機重量分配更為均勻的結果。尤為值得一提的是，三式戰鬥機飽受困擾的發動機故障問題基本上得到了解決，妥善率方面具有不可比擬的優勢。說的誇張一點，只要有潤滑油和燃料補給隨時都可以飛行，恢復了其一線作戰飛機該有的本來面貌。而這對於以前的三式戰鬥機而言是無法想像的。

 

裝備服役

 

連川崎技術團隊自己都沒想到Ki100會取得這樣的成功，就更何況陸軍方面了。於是立即決定Ki100以陸軍五式戰鬥機的名義正式裝備，繼3架試作原型機之後，利用「無頭」三式戰舊機體改裝而來的五式戰鬥機於3月開始陸續出廠，與此同時生產全新五式戰鬥機的準備工作也開始全面鋪開。

 

英國博物館收藏的川崎Ki100-1/五式戰鬥機Ⅰ型乙實物  與甲的主要區別是駕駛艙風擋改為了水滴型設計

在明野教導飛行師團舉行的與一式戰鬥機Ⅲ型、三式戰鬥機Ⅱ型、以及四式戰鬥機的對抗模擬空戰結果證明，無論是在高位或是低位，在各種想定的空戰環境中五式戰鬥機都能佔據優勢地位，令軍方對該機的期待進一步高漲。

 

戰爭末期主要用於本土防禦的日本各型戰鬥機性能對比表，其中四式戰鬥機因發動機氣缸過熱等故障問題基本無法發揮出紙面的性能，在高空性能方面不是五式戰鬥機的對手

於是川崎航空機全力以赴開始對五式戰鬥機實施緊急量產，以月產200架為目標，2月生產1架、3月生產36架、4月生產89架、5月生產131架，產量不斷穩步提升，除岐阜工廠以外，在九州的都城市也開闢了生產線，5月開始陸續有全新的五式戰鬥機下線。

 

可是，6月22日、26日川崎岐阜工廠連續遭到兩次美軍B-29轟炸機的大規模轟炸，生產設施大半被毀，雖然加上之前生產的數量6月的產量依然達到了88架，但在隨後五式戰鬥機的產量銳減，7月出廠數量降至23架，到了8月僅有10架飛機下線，實質上已經陷入了停產的境地，嗚呼、萬事休矣。生產數量方面，源自三式戰的改造機275架，全新生產機103架合計378架，算上都城工廠生產的12架，總產量390架。

 

配備廢氣渦輪增壓機，加強了高空作戰性能的Ki100-Ⅱ即五式戰鬥機Ⅱ型只製造了3架試作原型機計劃即告終止。

 

五式戰鬥機作為日本陸軍最後的制式戰鬥機，是除最大平飛速度以外其餘各項性能都超出了預期的高性能機。正如飛行244戰隊戰隊長小林照彥大尉在手記中所記載的那樣「有了Ki100在手，即使處於低空亦可立於不敗之地，佔據高位則絕對必勝」，可見當時的飛行員對於該機的信賴程度是相當高的。

 隸屬飛行第五戰隊的五式戰鬥機Ⅰ型甲

可是，如果冷靜下來思索一番，就會從五式戰這架所謂日本陸軍最後的戰鬥機上，深切感受到日本航空技術發展水平的瓶頸。毋須多言，在該機正式服役的1945年初，最大平飛速度700-750千米/小時已經成為歐美單座戰鬥機的標配，包括各種裝備品在內的綜合性能更是令五式戰鬥機黯然失色。

 

特別是發動機輸出功率方面應該絕對佔優的四式戰鬥機，結果性能還不如五式戰鬥機就太不像話了。從這個角度來講，五式戰鬥機可稱得上是一款象徵著日本航空技術真實水平的悲劇性機體。