Descripción

El Ki-61 fue diseñado por Takeo Doi y su adjunto Shin Owada en respuesta a una licitación a fines de 1939 por el Koku Hombu para dos luchadores, cada uno construido alrededor del Daimler-Benz DB 601 Aa. El avión de producción utilizaría un DB 601 con licencia Kawasaki, conocido como Ha-40, que se fabricaría en su planta de Akashi. El Ki-60 debía ser un interceptor especializado fuertemente armado, con una carga de ala alta; el Ki-61 debía ser un caza de uso general más ligero y armado, destinado a ser utilizado principalmente en una ofensiva, superioridad aéreapapel en altitudes bajas a medias. Ambos cazas monoplaza y monomotor utilizaron la misma construcción básica, siendo de aleaciones totalmente metálicas con fuselajes semi- monocascos y alas de tres largueros, con alerones, elevadores y timones con marco de aleación. Se le dio prioridad al Ki-60, que voló por primera vez en abril de 1941, mientras que el trabajo de diseño en el Ki-61 no comenzó hasta diciembre de 1940. Aunque el Ki-61 era ampliamente similar al Ki-60, presentaba varios refinamientos que explotaban lecciones aprendidas de las características de vuelo decepcionantes del diseño anterior. El fuselaje semi-monocasco, totalmente de metal, era básicamente ovalado en sección transversal, cambiando a un óvalo cónico, semi-triangular detrás del dosel de la cabina, con una profundidad máxima de 1.35 m (4 pies 5 pulgadas). Una característica inusual del Ki-61 fue que los portadores del motor se construyeron como parte integral del fuselaje delantero, con los paneles laterales del capó fijados. Para el servicio o reemplazo, solo se pueden quitar los paneles de la cubierta superior e inferior. Una entrada de aire del sobrealimentador rectangular cónica se encuentra en la cubierta del babor. Detrás del mamparo del motor estaban las cajas de municiones que alimentaban un par de ametralladoras Ho-103 sincronizadas de 12.7 mm (.50 in)que se establecieron en una configuración «escalonada» (el arma de babor un poco más adelante que a estribor) en una bahía justo arriba y detrás del motor. Los calzones se proyectan parcialmente en la cabina, sobre el panel de instrumentos. El Ho-103 era un arma ligera para su calibre (alrededor de 23 kg / 51 lb) y disparó un proyectil ligero, pero esto fue compensado por su rápida velocidad de disparo. La capacidad de munición era limitada, con solo alrededor de 250 rondas por cada arma. Un tanque de combustible autosellante con una capacidad de 165 L (44 US gal) estaba ubicado detrás del asiento del piloto. El parabrisas estaba blindado y había una placa de blindaje de 13 mm (.51 in) detrás del piloto. El radiador y el aceite.El enfriador para el motor refrigerado por líquido estaba en una ubicación ventral debajo del fuselaje y el borde posterior del ala, cubierto por un carenado de sección rectangular con una aleta de salida grande y ajustable. Las alas uniformemente cónicas tenían una relación de aspecto de 7.2 con un área bruta de 20 m 2 (215.28 pies 2 ) y presentaban tres largueros; un larguero principal de armadura Warren y dos mástiles auxiliares. El larguero trasero llevaba las aletas divididas y los alerones largos de cuerda estrecha, mientras que el larguero delantero incorporaba los puntos de giro del tren de aterrizaje. La vía del tren de rodaje era relativamente ancha a 4 m (13 pies y 1,5 pulgadas). Cada ala tenía un tanque de combustible de 190 L (50 galones estadounidenses) parcialmente autosellante detrás del larguero principal, justo fuera del fuselaje. Una sola arma (inicialmente una ametralladora de 7.7 mm / 0.303 en Tipo 89 ) se podía transportar en una bahía de armas ubicada detrás del mástil principal. El primer prototipo de San-shiki-Sentohki ichi gata («Type 3 Fighter, Model 1», la designación oficial de IJAAF) voló por primera vez en diciembre de 1941 en el aeródromo de Kagamigahara. Aunque los pilotos de prueba estaban entusiasmados con sus tanques de combustible autosellados, armamento mejorado y buen rendimiento de inmersión, la carga del ala de 146.3 kg / m 2 (30 lb / ft 2 ) con un peso total de 2.950 kg ( 6.500 lb) fue visto con escepticismo por muchos de los oficiales superiores del Koku Hombu, que todavía creían en el caza ligero, altamente maniobrable y ligeramente armado personificado por el entonces nuevo Nakajima Ki-43-I- Hei, que tenía una carga de ala 92,6 kg / m2 (19 lb / ft 2 ) (e incluso eso se consideró límite en comparación con el Ki-27 anterior). Para abordar estas preocupaciones, Kawasaki organizó un vuelo entre dos prototipos de Ki-61 y el Nakajima Ki-43-I, un Nakajima Ki-44-I en preproducción, un Lavochkin-Gorbunov-Goudkov LaGG-3 en preproducción, un Messerschmitt Bf 109E-7 y un Curtiss P-40E Warhawk capturado. El Ki-61 demostró ser el más rápido de todos los aviones y fue inferior solo al Ki-43 en maniobrabilidad. El Ki-61 fue el último de los cazas propulsados por el DB-601 o sus derivados extranjeros, y pronto fue eclipsado por cazas con motores más potentes. Cuando voló por primera vez en diciembre de 1941, un año después del primer vuelo del Macchi C.202 y tres años después del primer Bf 109E, el motor ya tenía poca potencia en comparación con los nuevos 1.20 kW (1.500 hp) en línea o 1.491 kW. (2.000 hp) motores radiales en desarrollo (y que ya se están acercando a la etapa de producción en masa) para impulsar la próxima generación de aviones de combate como el Republic P-47 Thunderbolt. Además, el motor en línea Ha-40 demostró ser un motor poco confiable. El motor DB-601 requería una fabricación precisa y sofisticada; el Ha-40 era más liviano en aproximadamente 30 kg (70 lb) y requería estándares de fabricación aún más altos. Alcanzar estos estándares resultó difícil para los fabricantes japoneses, un problema aún más complicado por la calidad variable de los materiales, el combustible y los lubricantes necesarios para hacer funcionar un motor sensible y de alto rendimiento. El equivalente japonés del motor DB-605 más potente era el Kawasaki Ha-140, que se instaló en el Tipo 3 para producir el interceptor de gran altitud Ki-61-II. En comparación con el Ki-61-I, el Ki-61-II tenía un área de ala un 10% mayor, usaba más armadura y funcionaba con el motor Kawasaki Ha-140 que generaba 1.20 kW (1.500 hp). Después de superar los problemas iniciales de fuselaje y estabilidad del ala, el nuevo interceptor volvió al ala original y se puso en servicio como el Ki-61-II-KAI. Sin embargo, el motor Ha-140 tuvo graves problemas de confiabilidad que nunca se resolvieron por completo, y alrededor de la mitad del primer lote de motores entregados fueron devueltos a la fábrica para ser reconstruidos. Un bombardeo estadounidense el 19 de enero de 1945 destruyó la fábrica de motores en Akashi,  y 275 aviones Ki-61-II-KAI sin motores se convirtieron para usar el motor radial Mitsubishi Ha-112 -II, lo que resultó en el Ki-100. Mientras que el Ha-112 resolvió los problemas encontrados con el Ha-140, el nuevo motor todavía tenía una gran debilidad: la falta de potencia en altitud, lo que disminuía su capacidad para interceptar Superfortress B-29 de alto vuelo en relación con el Ki-61 -II.