Ki-84b/疾风乙
1944年底,从马里亚纳群岛起飞的B-29机群开始杀入日本列岛,对各军事目标进行猛烈轰炸。在万米高空,B-29的飞行性能极为优越,日军战机几乎无法对其构成真正的威胁。此时,日军方才如临大敌,在慌乱之中寻求各种能够有效对抗B-29的高空截击机。Ki-84是当时日本陆航所配备的最新战斗机,因而理所当然地被军方寄以厚望。中岛公司因而在日本陆航的旨意下开发Ki-84的截击型,即军方编号Ki-84b的四式战斗机乙型,一般被称为疾风乙。
为了猎杀重装甲的B-29,疾风乙将机身内的12.7毫米机枪升级为与机翼配备相同的20毫米口径Ho-5型机关炮,备弹数量各150发。因而,新型Ki-84便拥有4门20毫米机关炮的强大火力,相对同时代日军战斗机而言堪称空前。除此之外,疾风乙的性能与疾风甲大致相当。在外观上,加强火力的疾风乙并没有发生太大改变,比较明显的识别特征便是机身两侧较大的排烟口,用以配合Ho-5型机关炮的使用。
由于资料的缺损和散失,有关疾风乙的产量已经无法精确查证。不过,通过现存Ki-84历史照片的研读,航空历史学者一般认为疾风乙的产量不会超过所有疾风战斗机的十分之一,即350架左右。
疾风乙/Ki-84b,引擎罩内的机枪已经升级为机炮,引擎罩旁的排烟口加大,机翼下挂载有200升副油箱
其他改型
实验型疾风
日本陆航对重火力截击机的要求似乎永无止境,中岛公司为此基于Ki-84b发展出Ki-84c,即四式战斗机丙型――疾风丙。在前者武器配备的基础上,该型号将机翼内的20毫米口径Ho-5型机关炮升级为30毫米口径的Ho-155Ⅱ型机关炮。该炮重44公斤,全长151厘米,射速每分钟500发。不过,Ho-155Ⅱ一直没有大规模量产,疾风丙的进度因而停留在原型机的阶段。
疾风丙/Ki-84c机翼俯视图,注意Ho-155Ⅱ型机关炮的炮管与Ho-5型的区别
最后出厂的少量Ki-84b换装了Ha-45-25发动机,配备有低压燃油喷射系统,起飞阶段输出功率达2000马力(1491千瓦)。这个型号一度被短暂命名为Ki-84Ⅱ。
有资料显示,中岛公司曾经在疾风乙的基础上发展出特殊的截击型疾风,并制造出两架原型机,但现今无任何照片资料能够证明它们的存在。 传说中该型疾风的最大特点是:保留机身和机翼中的武器设备,并在驾驶舱之后的机身中增加第五门Ho-5机炮,向前上倾斜45度射击。很明显,这个布局是受到德国空军夜间战斗机部队的“斜乐曲(Schräge Musik)”武器系统的影响。因此,有学者认为这是Ki-84的夜间截击型,并冠以Ki-84d的非正式编号。事实上,该论点存在两个极大的漏洞:1、如果该型号依靠倾斜安装的机炮攻击B-29,则其余4门向前射击的机炮便沦为无用的累赘;2、单座、单发、无对空雷达的Ki-84实际上根本无法在夜间低可见度环境下完成搜索并截击轰炸机的任务――只需对比德国空军夜战型Me-110和Me-262那密密麻麻的机头天线和雷达操纵员的座椅,我们便能理解Ki-84完全不适合进行夜间截击型的改装。因此,对于这两架传说中的“疾风”,在发掘出更多资料证实其存在之前,尚且无法进行进一步的分析。
半木质疾风
战事进行到1944年底,日本在东南亚重要的原料产地逐一被盟军收复,海运线路遭受的封锁日益严重,包括铝土矿、原油、橡胶和其他金属资源的进口大受影响。因而,日本列岛之内的战略物资储备急剧下降,对于航空工业至关重要的铝材和铝合金的匮乏尤为突出。在这样的形势下,日本陆军航空兵本部制定了一个应变计划,以求使用低碳钢、木材、胶合板等更容易获得的材料取代日益稀缺的铝合金。
1944年秋天,中岛公司工程师提交了一份技术文档,列举出Ki-84的机体之内的非重要零部件。这些零部件包括后机身、机尾结构、翼尖等,可以能够使用木材、胶合板等材料制造,节约珍贵的铝材。
按照工程师的设计,木质“疾风”从1945年春天开始在中岛公司的太田工厂开工建造,它的木质零部件来自田沼町的多家加工厂。
中岛公司为这款应急型号准备了Ki-84Ⅱ的编号,昵称则是“疾风改”。但是,陆军航空兵本部拒绝了这个编号,仍然将其作为Ki-84a或Ki-84b进行划分,编号的依据同先前型号,根据出厂时的武器配备所决定。
这批木质“疾风”的外观与标准型完全相同,再加上中岛公司的生产记录缺损严重,所以确切产量以及序列号已经无从考证。
教练型疾风
对于岩桥让三那样的精英飞行员而言,Ki-84是操纵简便、容易上手的好飞机。但在日军新手飞行员眼里,Ki-84则是一匹强劲而难以驾驭的烈马。
例如,新手们发现Ki-84在降落时的控制极其棘手:如果降落速度偏低,流经机翼的气流将会干扰到放下的襟翼,导致飞机失速坠落;如果降落速度偏高,在接地时飞机的起落架往往无法承受强大的冲击力,导致结构损坏。如何把持住降落时候的速度,便成为Ki-84新手飞行员的一大难题。
为此,日本陆航曾经多次考虑过在疾风的基础上专门发展一款双座的教练机,新手飞行员在教练机上通过后座教官的指导按部就班地完成训练、熟悉飞机的控制特性后,便能较为自如地驾驭单座疾风战斗机。不过,教练机的生产需要对中岛公司的生产线进行调整,影响疾风战斗机的交货速度,战局的紧迫使日本陆航的这个构思最终停留在纸面阶段。
教练型疾风侧视图
不过,在1944年下半年,有若干Ki-84a在出厂之后得到改装,作为双座教练机使用。改装包括:拆除飞行员座椅的头靠,并在后方腾出空间容纳第二个简易座椅;将座舱盖后半部分造型改变以配合双人驾驶舱的布局;为平衡增加成员带来的额外重量,机翼上的Ho-5机炮被拆除。
在这种土法上马的“教练机”座舱里,并没有给后座提供任何仪表或操纵机构。因此在开始试飞时,新手飞行员只能蜷缩在后座,越过教官的肩膀仔细观察其一举一动,聆听教官的讲解。等到新手飞行员掌握足够的Ki-84驾驶技术之后,师生二人在地面互换位置,重上蓝天,由新手飞行员操纵飞机,教官在后座观察他的动作,并随时进行指导。
有资料声称改装为教练机的疾风数量大致为20架左右,但缺乏足够的历史照片资料加以佐证。
生产型木质疾风/Ki-106
1944年秋天,在名不正、言不顺的“疾风改”之外,中岛公司开始考虑更为彻底的全木质“疾风”。在发动机之外,该型机的机体各部件规格与Ki-84相同,全部由分散在各手工作坊的不熟练的工人采用木材、胶合板和低碳钢生产,最后运抵中岛工厂进行组装。中岛公司试图通过这个型号来减少铝材的消耗,加快疾风战斗机的出厂速度。
1944年10月,日本陆军航空兵本部将中岛公司的这个项目交付立川飞机、吴羽飞机和王子航空等三家企业,要求其合作设计生产一款全木质的疾风战斗机,军方编号为Ki-106。在这三家企业中,王子航空是由造纸厂转型的军需企业,而立川飞机公司则拥有丰富的木质飞机生产制造经验,而且产能充足、人员齐备,正是生产全木质疾风的不二之选。
Ki-106的项目开始之后,工程师们很快发现:像“疾风改”那样用少量木制零部件替换掉飞机的原有部件并不复杂,难度在于如何制造出所有的完全符合飞机组装要求的木质零部件。这无法通过1:1等比仿制木质零件的方式加以实现,因为木材和铝材的比重、强度完全大相径庭,为满足使用要求,零件必须重新设计。此外,木材和铝材的加工特性更是存在极大差异,无法沿用就有的工具制造。因而,要使Ki-106从纸面变为现实,其工作量几乎相当于重新设计一架飞机!为了更好地处理木质零部件的生产工艺问题,立川飞机公司曾经派出多名工程师前往缅甸前线,对一架被日军击落的英军木质蚊式轰炸机进行详细的考察研究。
Ki-106原型机,和疾风外形极其相像
1945年春天,Ki-106的设计完成,立川飞机公司开始着手制造3架原型机。Ki-106机体中最复杂的机身部件由王子航空公司制造,大部分生产工序由妇女以及周边学校的女学生完成。1945年6月,Ki-106的一号原型机完工,工厂编号为Ki-106.01。新飞机的外形和标准的Ki-84几乎如出一辙,唯一的区别在于尾翼后方的方向舵面积增大,轮廓有所改变。此外,Ki-106的主起落架轮胎尺寸有所增大,从Ki-84的650毫米直径、170毫米宽提升到700毫米直径、200毫米宽。在细心的女性工人手下,Ki-106.01号机的机身被打磨得异常光亮,并覆以多层保护性的涂装。
Ki-106.01号机的动力系统为一台Ha-45-21发动机,武器配备与Ki-84a相同,即机身内的两挺12.7毫米口径Ho-103型机枪和机翼上的两门20毫米口径Ho-5型机关炮。由于木质零部件的强度不及铝材,Ki-106.01号机需要更多的材料方可支撑起飞机的架构,为此,其空重比标准版Ki-84提升了17%,达500公斤之多,起飞重量也随之增加250公斤。
1945年7月,Ki-106.01号机首飞,得益于光滑的机身外表,它的最大平飞速度几乎达到与Ki-84相当的水平,然而爬升率和机动性则大幅下降。
1945年8月,Ki-106.01号机被送往东京的福生机场,由陆军的航空审查部进行测试。黑江保彦少佐再次担当这架木质疾风的试飞员。在一次飞行中,黑江保彦少佐驾驶Ki-106.01号机在7300米高度达到618公里/小时的平飞速度。不过,黑江少佐很快发现飞机的上翼面有多块蒙皮脱落剥离,他不得不中断测试,将飞机平安降落。多名专家对飞机机翼进行彻底检查后,认定蒙皮脱落的事故由于拼接木材和胶合板的粘合剂质量低劣而引起。
紧接着一号原型机,第二架Ki-106、即Ki-106.02号机很快出厂。这次,为了减轻飞机结构重量,机翼内的两门20毫米口径Ho-5型机关炮被拆除,然而依然比标准型疾风超重甚多。8月13日,Ki-106.02号机被送往东京附近的福岗机场。按照航空审查部的计划,它的试飞员依然是黑江保彦少佐。但是,48小时之后,在原子弹威力震慑下,日本被迫向盟军无条件投降,Ki-106项目也到此画上了句号。此时,第三号原型机已经接近完成,只能在生产线上等待命运的终结。
Ki-106原型机被美军俘获,涂上美军徽记后准备运往美国
战后,Ki-106.02号机被美军缴获,随即作为战利品涂上美军标记运往美国进行测试。在日本陆航的计划中,Ki-106在通过所有试飞科目之后马上转入大规模流水线生产。但实际上,这只是一个遥不可及的梦想。作为木质战斗机,Ki-106存在多个无法解决的先天缺陷:翼梁强度低、拼合木质部件的粘合剂质量低劣,导致在飞机进行空战机动的高负载条件下存在结构崩溃的隐患。此外,Ki-106最后的缺陷是:单机制造工时为Ki-84的两倍,这对二战末期人力物力资源极度匮乏的日本来说是一枚难以下咽的苦果。。。
钢质疾风/Ki-113
在1944年9月,全木质Ki-106设计正在进行的同时,中岛公司开始研究另一种“经济型”疾风――Ki-84的钢/木结构版。新飞机获得了日本陆航Ki-113的军方编号,计划首先制造3架原型机,随后是30架预生产型。
Ki-113的机体结构中大量运用了钢材,包括翼梁、翼肋、机身框架、副翼、襟翼等。飞机的引擎罩和油箱由薄钢片制成,后机身和机尾结构由木材和胶合板制成。除此之外,飞机的动力系统和武器配备与Ki-106相同。
1945年1月,Ki-113第一架原型机开始制造。但在接下来的几个月时间里,中岛公司不得不投入大量人力物力用以优化飞机的设计以及对各生产出的零部件进行测试。直到1945年7月,Ki-113第一架原型机才进行试飞。在设计阶段,中岛公司的工程师们估算飞机的总重只会比标准的Ki-84有些许增加,因而会对飞机的性能产生略微的影响。然而,试飞结果却使Ki-113的缔造者们大感失望。随着日本政府在8月15日宣布投降,Ki-113的发展停留在第一架原型机的阶段。
“金星”动力疾风/Ki-116
1945年3月,日军决定在中国东北哈尔滨市的满洲飞机工厂开始Ki-84的制造。到战争结束时,该厂共交付95架配备Ha-45-21型发动机的Ki-84。
在生产Ki-84的过程中,满洲飞机工厂被Ha-45发动机缓慢的交货速度和据高不下的故障率所困扰。情急之下,满洲飞机工厂决定另行发展一款配备三菱Ha-112-Ⅱ发动机的Ki-84。该发动机的海军型即大名鼎鼎的“金星”,在日本陆航的序列中,最新的Ki-100战斗机便是采用Ha-112作为动力系统。
Ha-112-Ⅱ驱动一副直径2.95米的三叶恒速螺旋桨,在起飞阶段以每分钟2600转的速度运转,可以输出1500马力(1119千瓦)的功率;在2000米高度以每分钟2600转的速度运转,输出功率为1350马力(1007千瓦);在5800米高度保持每分钟2600转的转速,输出功率为1250马力(932千瓦)。
和Ha-45相比,Ha-112-Ⅱ马力稍小、重量更轻,最重要的一点是可靠性大为提高,交货时间也有保证。在工程师的预估中,换装新发动机后,Ki-84的输出功率会略有下降,但这能够被结构重量的减轻有效地抵消掉。
Ha-112发动机
1945年4月,满洲飞机工厂开始用出厂的第四架Ki-84a进行发动机的改装。Ha-112-Ⅱ发动机驱动一副从Ki-46-Ⅲ百式司令部侦察机上借来的三叶定距螺旋桨。由于发动机重量较轻,其安装支架被向前移动一段距离,以平衡飞机重心,垂直尾翼的尺寸也为此略微加大。较长的机头引擎罩、三叶螺旋桨构成了这款编号为Ki-116的新飞机与标准Ki-84之间的最大特点。在Ki-116之上,武器系统继承了Ki-84a/四式战斗机甲型的配备。
Ki-116这唯一的原型机在1945年夏天建造,并在同年7月首飞。该型号的空重比标准的Ki-84a减少450公斤,起飞重量减少400公斤。在工程师的推算中,生产型的Ki-116还能再获得10%的减重效果。由于重量减轻、翼载荷降低,Ki-116的机动性比Ki-84大为提升。该型号唯一的软肋便是最大平飞速度要稍微逊色于原版疾风,但俯冲速度几乎能够达到800公里/小时,这对于日系战斗机是一个非常了不起的成绩。满洲飞机工厂的工程师们和参与试飞的飞行员对该型飞机均持有强烈的信心,认为一旦投产,势必领先于川崎公司最先进的Ki-100。不过,太平洋战争的落幕同样终结了Ki-116的发展,使其成为中岛公司永远无法成真的美梦。
高空型疾风
时间进入到1945年,日本陆军航空兵首要任务转变为抵抗B-29机群席卷日本列岛的毁灭性空袭。但是,B-29“超级空中堡垒”的飞行高度凌驾于大部分日军战斗机的作战空域之上,因而发展高空战斗机便成为日本陆航的当务之急。实际上,日本陆航进行过若干高空战斗机的尝试,例如中岛的Ki-87和立川公司的Ki-94-Ⅱ,但它们均由于技术障碍迟迟未能定型投产。
中岛公司的Ki-87原型机
中岛公司在研究Ki-87的同时,同时平行展开了多个高空型“疾风”的尝试,以求在Ki-87和Ki-94-Ⅱ成熟之前开始批量生产。为了测试Ki-84在高空空域的飞行性能提升,一些预生产型Ki-84换装了各种加长的机翼进行验证,并收到了满意的结果。中岛公司因而认为:Ki-84完全具备改装为高空战斗机的实力。
在所有的这些尝试中,最先登场的是Ki-84Ⅲ。该型号最主要的变化在于采用了Ki-94-Ⅱ的动力系统,即中岛公司的Ha-44-12RU十八缸星形气冷发动机,驱动一副直径3.6或3.9米的四叶恒速螺旋桨。配合安装在机身之下的涡轮增压器,该发动机能够在起飞阶段输出2450马力(1827千瓦)的动力,在1100米的高度输出2310马力(1722千瓦)的动力,在4400米高度的输出功率保持在2200马力(1640千瓦)。到11000米高空,Ha-44-12RU的输出功率仍有2040马力(1521千瓦),足够驱动Ki-84Ⅲ拦截B-29机群。但是,该型号的缺陷是Ha-44-12RU发动机的重量比Ha-45系列大为提升,从而影响飞机的机动性。
根据中岛公司资料,Ha-44系列发动机的直径达1286毫米,重量为1300公斤左右,根据不同亚型有所区别。发动机气缸内径146毫米,行程160毫米,总排量为48.2升,压缩比为7:1或7.5:1。
接下来的高空战斗机设计是Ki-84R(又称Ki-84Ⅳ),其动力系统为配备有两级三速机械增压器的Ha-45-44RU,驱动一副直径3.5米的四叶恒速螺旋桨。在起飞阶段可输出2000马力(1491千瓦)的动力,在3400米高度的输出功率为1870马力(1395千瓦),到6000米高度的输出功率保持在1640马力(1223千瓦),在9000米的高空输出功率仍有1550马力(1156千瓦)。为了配合大尺寸螺旋桨的使用,飞机起落架被加长,机翼面积也有所提升。有资料显示,到战争结束时候,Ki-84R的动力系统设计图的完成度在80%左右。
另外一种高空型疾风是Ki-84N型。在工程师的设计案中,它的动力系统采用中岛公司的Ha-44-13RU型发动机,驱动一副直径3.6或3.9米的四叶恒速螺旋桨,配备涡轮增压器使用,能够在起飞阶段输出2500马力(1864千瓦)的功率。该型号的翼展加长,机翼面积提升到22.5平方米。
在疾风战斗机之上,中岛公司进行的最后一款高空型尝试是Ki-84P,除了翼展进一步加长、机翼面积提升到24.5平方米之外,其余设计与Ki-84N相同。
不过,1945年6月4日,日本陆军航空兵本部与中岛公司高层进行协商之后,以上四型号高空型疾风的项目均被中途停止。不过,日本陆航建议中岛公司以Ki-84N的设计为基础另行开发新型高空战斗机,并为其准备了Ki-117的军方编号。不过,仅在两个月之后,随着两枚原子弹的投下,日本陆航任何抵御B-29空袭的尝试最终无奈地化为泡影。
疾风的生产
1944年4月,中岛公司太田制作所的1号厂房开始交付生产型的Ki-84a,即疾风甲。此时,疾风预生产型的第二批次依然在持续地出厂交货。一个月之后,中岛公司宇都宫制作所的4号厂房也开始向部队交付疾风。
刚刚推出中岛公司厂房的预生产型疾风
随着生产的持续进行,疾风战斗机的出厂速度逐渐加快。在1944年5月,中岛公司的疾风产量为86架,这个数字在9月提升到261架,而在整个12月之内,中岛公司一共交付了373架疾风甲,这也是整个日本陆军航空兵历史上单一型号战机月产量的最高纪录。到1944年底,中岛公司的两间厂房总共产出1904架疾风甲,距离日本陆航的期望值――2525架仍有不小的差额。
随着疾风部队的实力在逐渐构建,日本陆航决定基于这一型战斗机进行大规模的宣传活动。1944年11月,在菲律宾前线战事最为激烈的日子里,日本陆航邀请各民间媒体人士来到所沢基地,向他们展示了当时最为精锐的战斗机――疾风。这是一架第二批次预生产型的疾风,即大名鼎鼎的Ki-84.491号机。这架疾风隶属于飞行第73战队第2中队,机身为亮光闪闪的银白色,垂直尾翼上喷涂有醒目的“91”字样。在这次展示中,日本陆航第一次向民众公开了“疾风”的官方昵称,并为其冠以“大东亚决战机”的头衔。一时间,Ki-84.491号机的大幅照片占据了各报刊媒体的显著位置,疾风战斗机被记者渲染成为所向无敌的决战兵器,如一剂兴奋剂大大刺激了日本民众的狂热心态。随后,Ki-84.491机跟随第73战队前往菲律宾,被淹没在盟军战机的海洋之中。
1944年11月,所沢基地内向民间媒体展示的Ki-84.491号机
战争中,中岛公司宇都宫制作所一共收到生产1606架Ki-84的订单,但只完成了其中的727架。设立在中国东北哈尔滨市的满洲飞机工厂也组装完成了95架Ki-84。中岛公司太田制作所则承担了疾风战斗机的主要制造任务,一共交付了2561架生产型Ki-84。在战争结束时,生产型Ki-84的总产量为3383架,其中大约90%的份额为Ki-84a,即疾风甲。加上两架原型机以及125架预生产型,疾风系列的总产量为3510架,其中有3470架交付给日本陆航。
从1944年4月到日本战败投降,疾风系列每个月的交货数量均有极大波动。其中原因,包括美军轰炸造成的生产中断以及零部件供应脱节。
中岛公司太田制作所早早被列入B-29轰炸机的重点目标,屡次遭受重磅炸弹的洗礼。以1945年2月的第一次空袭为例,84架B-29转瞬之间破坏了11间厂房,包括Ki-84的组装车间,74架已经完工的Ki-84化为废铁,其余损失不计其数。为此,太田制作所的交货数量从1945年1月的276架骤降到2月的87架。
在Ki-84的零部件生产中,发动机受到的空袭影响最为严重。例如,在1944年11月24日至1945年8月8日之间,中岛公司位于东京的11号武藏发动机工厂便遭受了不少于十二次的轰炸袭击。在连番轰炸之下,该工厂坚持过一段时间的Ha-45发动机生产,最终于1945年4月20日停工。为了分散空袭的破坏,从1945年1月开始,中岛公司位于静冈县的13号滨松发动机工厂开始Ha-45的制造生产。此外,Ha-45的组装工作也从武藏发动机工厂逐步转移到附近的一个地下厂房之内。尽管如此,Ha-45发动机的出场速度再也没有恢复到B-29轰炸之前的水平。到第二次世界大战落下帷幕,不包括海军型的“誉”,所有Ha-45发动机的交货数量仅有4066台,仅够维持疾风战斗机的生产。
1945年8月,太田工厂内,即将完工的疾风乙