四式戰鬥機

四式戰鬥機

四式戰鬥機(英文:Nakajima Ki-84 Hayate / FRANK)中島Ki-84‘疾風’,盟軍綽號‘FRANK’,部分人認為其是太平洋戰爭中日本最好的戰鬥機。

基本介紹

  • 中文名稱:四式戰鬥機
  • 英文名稱:Nakajima Ki-84 Hayate / FRANK 
  • 前型/級:一式戰鬥機
  • 國家:日本 
  • 翼展:11.238m
  • 機長:9.92m
  • 機高:3.385m
發展沿革,服役事件,技術特點,機體,生產,發動機,起落架,評價,戰後謠言,美軍數據,戰後測試,變體機型,性能數據,

發展沿革

Ki-84‘疾風’ 的研發最早可追溯至1941年,隼和零戰在面對美國新銳戰鬥機P-47P-51F4UF6F時力不從心,日本陸航和海航隨後開始著手尋找後繼機,企圖扭轉戰況。軍方不僅要求新戰鬥機必須在盤旋性能、火力、航程等指標上超越一式戰“隼”,還要求不低於‘鐘馗’的速度和升限,具備防彈裝甲和自封油箱,能在基地250英哩半徑空域內滯空90分鐘,翼荷須達35 lb/ft,包括製作工時也有要求。當時日軍飽受生產工時困擾——一架“隼”出廠需要花費熟練工人25000工時,而同期德國一架Bf-109隻需要6000工時。
1941年底,日本突襲珍珠港三周后,一份名為《陸軍試作重型戰機》的指標書發到了中島的辦公桌上。在這份指標書中,連為了滿足陸軍嚴苛的需求,中島公司再次推出了自己的王牌——有“太平洋的福克烏爾夫(Focke-Wulf)”之稱的小山悌(T.Koyama)。
1942年,小山悌團隊提交了第一份設計稿,並於同年中旬獲得陸軍航空兵本部的批准。新型戰鬥機的項目從此正式啟動並獲得了陸軍正式編號——Ki-84。
1942年底,Ki-84設計定型並開始製造。
1943年3月,Ki-84的原型一號機(機號 8401)很快被趕製出來,4 月份即在Ojima機場試飛。到 6 月份,2 號機也投入了試飛,期間又經過不斷改良。
從中島公司太田製作所的廠房中下線的疾風試製2號機從中島公司太田製作所的廠房中下線的疾風試製2號機
1943年8月,岩橋在日本陸軍航空兵的精英殿堂——明野陸軍飛行學校的師生面前表演了一系列眼花繚亂的動作,隨後飄然落地。這場表演征服了整個明野飛行學校的飛行員,那些年輕新手們紛紛歡呼著跑向這架新式戰機。
1943年8月,中島製作所接到首批83架預生產型的訂單,於1943年8月至1944年3月陸續交付軍方。
1943年9月,航空兵本部組織了Ki-84同異型機的對抗,Ki-84輕鬆戰勝了Ki-44和Fw-190A-5,但是最大平飛速度和俯衝性能上弱於Fw-190。儘管原型機的試飛工作證明Ki-84的性能已經超越了當時所有的日軍戰機,但仍與陸軍航空兵本部的期望有相當距離。
1943年10月日本陸軍正式命名為陸軍四式戰鬥機Ki-84-I甲‘疾風’。不過二種預生產型之間互不相同,機身製程被簡化生產,飛行方向舵和散熱片有作進一步調整。明野陸軍飛行學校還成立了專門的Ki-84實驗單位,派往北海道進行極寒試飛測試。在遠離戰火的北海道,Ki-84進行了大量極限條件下的測試。實驗單位與次年3月解散後,大部分人員加入了第一支Ki-84部隊——第22飛行戰隊。
1944年3月至6月42架第二種預生產型也陸續交付日本軍方。為將飛機做為截擊機使用,改進設計的Ki-84-I乙為增強火力,以二挺20mm機炮取代機槍,以二門30mm Ho-155機炮取代20mm機炮,但產量很少。
1944年4月,中島公司在陸軍授權下正式開始生產“疾風”量產型Ki-84a 四式戰甲型。與此同時,中島發動機公司的Ha-45-11發動機生產線也搭建完畢,雖然發動機的頑疾沒有得到妥善解決,好歹產量有所保證。“疾風甲”是整個“疾風”家族中產量最高的,占總產量九成之多。在察覺到日本新飛機的存在後,盟軍航空技術情報中心(TAIC)給“疾風”賦予了“Frank”的綽號。
ki84ki84

服役事件

1944年3月,裝備‘疾風’的試驗中隊解散,第22飛行戰隊在戰隊長、Ki-84項目審查主任岩橋讓三少佐的帶領下,於44年8月進駐中國大陸的漢口機場,開始隨侵華日軍參與各項軍事行動。
1944年8月28日,當天第22戰隊在岳陽上空同著名的“飛虎隊”P-40N交火。戰鬥結束後岩橋讓三提交了擊落一架P-40的報告。
為了配合日軍打通大陸交通線的戰役,8月29日,第22戰隊飛抵衡陽,並於30日出現在長沙上空。在接下來半個月時間中,第22戰隊異常活躍,經常出擊支援陸軍行動。第22戰隊進入中國戰場後,宣稱在於美國陸軍航空兵第14航空軍的戰鬥機擊傷擊落40架敵機。8月被編入22戰隊派往中國戰區和美軍第14航空隊作戰,不久移防菲律賓
沖繩戰役中‘疾風’開始大規模參戰,日本陸軍第101戰隊、102戰隊、103戰隊和新組建的111戰隊、200戰隊使用‘疾風’執行遠距離滲透突擊、制空、對地支援、截擊、俯衝轟炸等任務。
雖然即使在當時的標準而言,疾風的極速不算很快,即使在整備良好和使用適合的汽油,仍然極速遜於同期的同盟國戰鬥機。但勝在發動機起動較快而獲得良好加速性,所以實戰中‘疾風’在300km/h以下加速比P-51P-47稍快,初始俯衝加速略高於P-51。
留守本土的“疾風”防空部隊自44年夏天開始的首要任務便是截擊來自成都雙流機場的B-29轟炸機群。長期以來“鐘馗”和“疾風”組成的截擊機群面對高空巡航的B-29沒有取得太大的戰果。
唐澤鐵次郎少尉準備對沖繩海域的美軍艦隊發起自殺攻擊唐澤鐵次郎少尉準備對沖繩海域的美軍艦隊發起自殺攻擊
不過,菲律賓戰役期間日本海航對美國艦隊採取的自殺性攻擊給日本陸航留下了深刻的印象。隨著菲律賓戰役的失利,美軍艦隊步步逼近本土,日本陸航也開始做最後的掙扎,組建了所謂“振武特別攻擊隊”的自殺攻擊部隊。大量戰隊也自發地組建了成規模的撞擊部隊,其中最著名的是第10航空師的“震天制空隊”。
剩下仍保持理智的戰隊則繼續使用“疾風”正常攔截美國陸海軍的轟炸機和戰鬥機。
1945年3月開始,美國陸航在李梅將軍的帶領下開始進行夜間燃燒彈空襲。4月,B-29的身影重新在白天出現,身邊增加了大量來自硫磺島的P-51D護衛機群,給日軍的攔截機群造成了更大的困難。
‘疾風’還擔任過戰鬥轟炸機的任務,1945年4月15日,日本陸軍第101戰隊的11架‘疾風’突襲了沖繩島的美軍機場,這次空襲完全出美軍乎意料,令美軍遭受重大損失。
戰爭後期,裝備‘疾風’的47戰隊、73戰隊、111戰隊、112戰隊、246戰隊也承擔東京地區的空防任務。
疾風的問題在於引擎,由於日本缺乏高精度工業機具,高出力引擎的製造極度仰賴熟練且高水平的技工進行長時間組裝調整,當這些技工都被調往前線時而且引擎開始要求高速量產時,引擎的良率立刻出問題;製造工藝不佳加上生產不足的問題直接導致各地裝備疾風部隊的妥善率欠佳,出勤率戰果也無法進一部提高,對於戰爭後期日本方面來說難以維持其最佳狀態;而且疾風的增壓器仍然為傳統的一段二速機械增壓,雖然已特意調整為中高空模式以進行後期盟軍機隊的攔截作業,但最高速度仍僅在5000米領域無法有效攔截,僅能進行對盟軍戰鬥機的攔截。

技術特點

機體

從外觀上看,Ki-84仿佛是一個放大版的“隼”。Ki-84的引擎罩加長,座艙位置相應後移到機身中部。機翼則比“隼”稍微短一點,翼載增加到170 公斤/平方米,使飛機有望躋身於高速飛機的行列。這讓Ki-84獲得高速性能和垂直機動性的同時,一定程度上在水平機動性做出了妥協。
相對傳統日軍戰機,Ki-84的機體結構顯得相當強壯,可以進行大過載的激烈空戰機動以及高速俯衝動作。另一方面,對飛行員以及要害部位的防禦則沒有太多改觀,在它的對手眼裡,Ki-84依舊是一款傳統的日系戰鬥機。例如,機體之內缺乏歐美戰機中常見的滅火系統以及座艙蓋緊急拋除設備。
機頭裝一台型雙排星形 18 缸空冷活塞發動機,用一個相當光滑的整流罩包裹著,配一個 Z32 型四葉電驅動定速螺旋槳組。機身中段設有先進的近似水泡形的座艙蓋,所以視界比較良好,順便說一聲,這也是戰時日本戰鬥機設計上的可取之處。
疾風的後三點起落架均可收入機內以減少阻力。梯形帶上反角的懸臂式下單翼內,翼後緣安裝了開縫式“空戰襟翼”,有利於空戰中的機動飛行。中島傳統的中翼/前機身全金屬整體結構顯得異常堅固,並部分採用了應力蒙皮。此外,於機翼下還可掛載 30-300 公斤級炸彈 2 顆

生產

至於陸軍提出的生產工時要求,小山悌大量削減了機體內鉚釘、螺絲的數量,避免了繁複的測量和定位工作。小山悌也適當利用中島公司的資源,讓Ki-43生產線在小範圍修改後便可以生產Ki-84。在諸多努力之下,Ki-84完全滿足甚至超出了軍方嚴苛的生產工時要求。
但Ha-45/譽式發動機的大規模生產是一個久攻不下的難題。該型號所套用的新技術,對當時的日本航空工業而言過於先進,尚且無法有效地套用到流水線生產之中,到戰爭末期,大批熟練工人被作為炮灰填補至前線,這更進一步惡化了Ha-45的生產條件。在殘酷的事實面前,日本無奈地放棄了對Ha-45品質的追求,採取了一系列簡化生產工藝的措施以提高產量。因此在疾風在正式進入大規模生產後,開始出現質量下滑的症狀

發動機

為了滿足陸軍下一代戰機的動力需求,中島發動機廠在Ha-115的基礎上發展了一種全面進步的新發動機ハ45(即下文Ha-45)。由於採用了創新設計和工藝,Ha-45在直徑僅比Ha-115大3厘米的情況下,馬力從1100馬力提高到約2000馬力,功重比也提升了近一倍。
從1938年末立項到1939年下旬不到一年的時間完成設計,Ha-45取得了出彩的成績。39年末,日本海軍和陸軍先後採納發動機樣機開始試飛,到1941年,海軍和陸軍均決定採用此型發動機,海軍稱為“譽”發動機,陸軍稱為“4式”發動機。
Ha-45-21型發動機Ha-45-21型發動機
但是,該系列發動機一直存在進氣壓力驟降的先天設計缺陷,而且低劣的材料品質、粗糙的生產工藝、低劣燃油和滑油質量、前線機場缺乏維護的戰時環境等因素綜合在一起,進一步惡化了發動機的性能發揮。實際上,在二戰後期,毛病纏身的Ha-45發動機已經成為Ki-84機械師的一大噩夢,在它的驅動下,前線的Ki-84戰鬥機很少能夠飛出600公里/小時以上的最大平飛速度,甚至有部分Ki-84連400公里/小時的速度都無法實現!

起落架

在降落階段,Ki-84的起落架在速度降低至257公里/小時(160英里/小時)以下時展開,襟翼在速度降低至209公里/小時(130英里/小時)以下時展開,飛機的著地速度大約在148公里/小時(92英里/小時)左右。需要指出的是,Ki-84的主起落架強度較弱,在降落階段很容易折斷,在泥濘的跑道和草地上降落、或者降落速度過高的條件下尤為突出。

評價

經驗豐富的審查主任岩橋讓三少佐(“疾風”試飛員)認為Ki-84操作簡單,飛行品質優秀,對於只有200小時飛行經驗的菜鳥而言也不存在操作的困難。但對於習慣輕型Ki-43的日軍飛行員來說,Ki-84仍然稍顯難以駕馭。在地面滑跑階段,由於起落架輪的剎車效能較差,Ki-84的操縱較為吃力。
此外,Ki-84的飛行品質並非無懈可擊。在錶速達483公里/小時(300英里/小時)的高速飛行條件下,控制疾風方向舵和副翼所需的桿力較輕,而且方向舵的反映極其靈敏,但升降舵的操控則顯得較為沉重,這對飛機的俯衝機動造成了一定的困擾。
在低速轉彎機動時,方向舵的回響效率則較為低下。通常情況下,戰鬥機飛行員可以通過配平調整片的輔助提高方向舵的操縱效率,改善射擊時的操縱性。但Ki-84的方向舵配平調整片只能在地面上調節,無法在飛行中實時操縱。這成為疾風戰鬥機一個無法治癒的硬傷,使許多日軍飛行員感到遺憾不已。
不過,需要指出的是,6000米左右的中空是疾風性能最佳的優勢高度,恰好是美軍野馬戰鬥機兩級增壓器優勢高度之間的劣勢高度。在這個高度上,疾風的最大平飛速度雖然無法超越美國對手,但能夠將雙方差距壓縮到最小,同時還能保持日系戰鬥機的靈活性優勢,因此是一架極有威脅的戰鬥機。正因為如此,美國陸航一直極為看重疾風。
依照中島飛機廠的書面資料介紹,キ-84 疾風的戰術技術特徵可歸納為以下五點:
① 同時具備卓越的爬升率、平飛速度和強大的火力(對較小目標可以做到“一擊即潰”),是一種優秀的制空型戰鬥機;
② 地面維護相當簡便;
③ 航炮性能可靠;
④ 適合大量生產;
⑤ 是一種著陸速度低、故易於著陸的高速戰鬥機(即便對新手而言也是如此)。

戰後謠言

美軍數據

美軍對疾風的報告上寫著每小時427英里的速度,相當於時速687公里,和美國戰鬥機不相上下。但實際上,那些數據全部是估測值。盟軍記住了小看零式戰鬥機的教訓,對於敵方性能,只高估、不低估。為此,在TAIC制定的這本手冊的前言中,開宗明義地寫著:“除非特別標明,性能數字代表TAIC的估算值。在缺乏權威資料的前提下,航空技術情報中心的政策是:在合理的範圍之內,以料敵從寬的原則提供日軍戰機的性能估算值。”
最下方的“一般數據”欄中空空蕩蕩、沒有特別說明實測數據最下方的“一般數據”欄中空空蕩蕩、沒有特別說明實測數據
但實際上,美軍的P-47N雷電戰鬥機曾經與日本資格最老的兩隻疾風戰隊——飛行第22和第85戰隊打出1:11的戰損比,美國飛行員甚至根本沒有意識到他們遭遇的是“大東亞決戰機”,一直糊裡糊塗地以為打的是日本人的隼式戰鬥機……
“大東亞決戰機”被美國新兵屠了個1比11“大東亞決戰機”被美國新兵屠了個1比11

戰後測試

還有所謂“大東亞決戰機”的“戰後測試”。傳說在美軍本土測試過程中,“疾風”戰鬥機採用了高質量的高標號燃油,結果展現了驚人的性能,達到了極高的平飛速度。先不說“換用美軍的高標號燃油”的測試是否存在,本身給“疾風”加註標號100以上辛烷值的燃油就不現實。美國戰後測試的“疾風”機身上清楚地寫著“不適用芳烴汽油”,另外還有“加注92號汽油”字樣的警告。
美國所用的“高性能燃料”,即100/130號汽油,通常含有20%左右芳烴,芳烴極易腐蝕沒有經過特殊處理的油箱,導致油路堵塞故障。“某種日機在美國測試時因條件優於日本而展現更高的性能”進而佐證“日軍裝備優於美軍裝備”乃至為軸心國失敗招魂的做法並不可取。
不適用芳烴汽油不適用芳烴汽油

變體機型

四式戰鬥機一型甲
四式戰鬥機一型甲(キ84-I甲)最初期量產型四式戰。武裝為對戰鬥機設計,裝備2門Ho-103機槍(裝於機首,攜帶彈藥350發)與2門20毫米Ho-5機炮(裝於機翼,攜帶彈藥150發)
四式戰鬥機一型乙
四式戰鬥機一型乙(キ84-I乙) 對轟炸機用武裝強化型四式戰,武裝更換為4門20毫米Ho-5機炮,生產編號自3001起,生產數不明
Ki-84丙
Ki-84丙 試作機,機翼武裝更換為30毫米機炮
Ki-84丁
由四式戰乙型后座增設一門20毫米傾斜式機炮作為夜間戰鬥機使用,僅試製改造1架
Ki-84II
將疾風機體部份木製化的簡化版,僅在計畫階段並未實作
Ki-84III
Ki-84III 搭載廢氣渦輪增壓器引擎的高高度攔截機版本,僅在計畫階段並未實作
Ki-84IV
Ki-84IV 搭載裝備2段3速機械增壓器強化高空性能的Ha-45-44型引擎版本,僅在計畫階段並未實作
Ki-106
Ki-106 1944年隨著戰況惡化日本國內的鋁材逐漸不足,因此由立川飛機、吳羽飛機、王子航空(由製紙廠轉型的軍需產業)合作製造一款木製的疾風,在戰爭結束前總共製造了10架。不過由於機體為了維持相同強度因此修改設計,飛機空重比鋁製版增加17%,在速度以及相關性能上無法與原版相比;更慘的是因為黏著劑效果不佳,在地面滑行時主翼下方外板發生剝落的現象,強度不足加上構造不利量產,因此計畫取消。製造出來的機體在日軍投降後有一架送往美國調查。結局不明
Ki-113
Ki-113 因為鋁材缺乏由中島本社進行的鋼製化疾風案,在戰爭結束前飛機仍在製作中尚未裝上引擎,不過以日本後期國內缺乏鋼的狀況,加上鋼製飛機使得飛機空重提升而導致的性能下降,可以說是尚未誕生就已經可以預見失敗的改造案
Ki-116
Ki-116 滿州飛機公司開發的訓練用疾風試製案。將引擎變更為來源不虞的Ha-112II型,螺旋槳變更為定速三翅型,並延長機體20毫米調整重心的改良版。由於引擎與其他結構簡化因此空中大幅下降了1000公斤使得飛機的操縱性能良好,八月風暴時期為了防止蘇聯擄獲,開發單位自行處理掉試作機以及設計圖。
Ki-117
Ki-117 換裝出力2400匹馬力的Ha44-13型引擎,並增加主翼面積1.5平方米以作為高高度攔截機的改良型,不過在設計階段戰爭即告結束,另外有Ki-84N這種稱呼。

性能數據

疾風甲數據如下表
重量
自重2680kg;總重 3,750 公斤
全長
9.92m
翼展
11.24m
全高
3.385m
主翼面積
20.7平方米
發動機
中島“Ha-45”11型氣冷星型複列18缸×1(1900馬力)
航程
額定航程 1745 公里;極限航程 2,500 公里
實用升限
11,826.24 m (38,800 ft)
最高速度
624km/h(高度6100m)
巡航速度
380 km/h(高度4000m )
著陸速度
138 km/h
爬升速度
5,000 米需要6分26秒,8000 米需要11分40秒
武裝
機翼Ho-5型20mm機炮×2以及Ho-103型12mm機槍×2
掛載
250公斤炸彈或副油箱×2
乘員
1人
重量/功率比
1.88-2.32
翼載
179 公斤/平方米
燃油量
710 升
螺旋槳直徑
3.10 米

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