从KI-8到拦截B-29的"屠龙"

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导读:

日本陆军最早的双座战斗机计划出现在昭和 8 年(1933),由中岛飞机公司担任开发的这项任务被称为 Ki-8 方案。中岛公司从 1934 年 3 月到

1935 年 5 月总共制成 5 架样机,虽然是双座,但该机只有一台 550 马力九四式 2

型风冷星型九缸发动机,布局为下单翼、逆海鸥翼、起落架固定式。机首部分安装 2 挺 7.7 毫米机枪,后座的旋转枪座上安装一挺 7.7 毫米机枪,在 5,000

米高度的最大速度为 328 公里/小时。虽然 Ki-8

的爬升性能和整装战斗性能略逊于同时代日陆军主力战斗机九一式,但是在轻装的状态下要略胜九一式一筹,居驾驶员评价其操空性能也不错。但是由于连续发生三次空中解体事故,所以

Ki-8 在样机阶段就被砍了。


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中岛 Ki-8

接下来在昭和 12 年(1937)2 月 28 日拟定的“昭和 12

年度陆军航空本部航空兵器研究方针”中,正式加入了“双座战斗机”一栏,具体的要求简约如下:

“主要用于协助轰炸机攻击敌机。关于航程,相对于单座战斗机 300 至 400 公里另富余 30 分钟飞行的最大作战半径,双座战斗机的作战半径要达到

400 至 500 公里另富余 30 分钟飞行时间。其余性能必须尽量与单座战斗机接近。武备为固定机炮 2 门,旋转机枪 1 挺,另要有一套无线电设备。”

双座战斗机要求在 1938 年上半年结束基本审查。

1937 年 3 月,根据这个方针,日本陆军要求中岛、川崎、三菱公司分别用 Ki-37、Ki-38、Ki-39

的代号开发“用于制空、掩护和对地攻击”的双座战斗机兼攻击机

进入具体工作之后,三菱以缺乏技术人员为理由退出,中岛最后也没有实质性的进展。川崎公司以工程师井町勇领导的班子进行设计工作,1937年 10 月制成

1:1 等大模型,到了年底已经完成基础研究和设计。但是,陆军在 12 月停止 Ki-38 的研究工作,指令以 Ki-38 为基础进行

Ki-45(屠龙)的开发,同时责成川崎研制 Ki-48 轻型战斗机

关于 Ki-38 仍有很多不明的部分。仅根据风洞模型来看,它是一种安装液冷 V 型发动机的双发中单翼机,和后来的 Ki-45

一样,主翼和尾翼都采用椭圆斜度,中央翼为水平形式、而外翼有上反角。尾翼的形状和井町勇的另一个作品

Ki-32(九八式轻型轰炸机)相似。此外,设计组也曾经考虑过机首安装液冷发动机、两翼安装风冷星型发动机的三发方案。



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川崎 Ki-48

接受新的设计任务之后,川崎让井町研制 Ki-45,而 Ki-48 的任务交给土井武夫的班子。1938 年 1 月,井町班子着手进行 Ki-45

的基础设计,陆军的要求主要有以下几点:

用途:主要用于掩护轰炸机,攻击敌机

形式:双发单翼双座

发动机:Ha-20 乙型(3,900 米时 820 马力)

速度:高度 2,000 至 5,000 米时最大速度 540 公里/小时

航程:标准燃料配备,3,500 米高度巡航速度 330 公里/小时飞 行4 小时 40 分钟+最高速飞行 30 分钟

武备:固定机炮一门,固定机枪 2 挺,旋转机枪 1 挺

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Ki-45 一号样机

此外,在 Ki-45 的设计工作开始后,日本陆军又制订了昭和 13 年度航空兵器研究方针(7 月 1

日)。虽然没有对双座战斗机的性能指标作大的变动,但是在是否有必要搭载机炮的问题上仍旧闪烁其辞,说明当时的日军还是没有稳固对双发战斗机的运用思想。

无论如何,这些指标对于川崎来说还是很高,风冷双发、收放式起落架、战斗机旋转枪架和机炮均属于川崎公司没有涉及过的项目。不过井町班子还是在 10

个月内完成了设计,到 1939 年 1 月制成第一架样机,从设计开始算起差不多整一年,或许这也要感谢 Ki-38 的设计经验。Ki-45 一号样机(4501

机)是日本第一架双座战斗机。

紧跟一号样机制成了二号样机(4502

机),设计组希望在这架样机上修正设计阶段遇到的空气动力和构造问题,样机主翼和尾翼采用椭圆斜度,机身和一号机相比显得更接近流线型,甚至连风挡前方的望远镜式瞄准器也加上了一个护罩来减少阻力。


因为川崎是首次设计收放式起落架,而当时日本又没有可靠的油压补品,所以样机的起落架被设计成利用齿轮和链条人力收放的方式,前后座都可以进行收放起落架的工作,不过这显得多少有些浪费。由于发动机舱为了配合小巧的

Ha-20 发动机而设计得非常紧凑,外径只有 1,100 毫米,所以主起落架不能完全收入,轮胎的一部分仍露在外。尾轮也是可收放式的。

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1939 年 2 月 2

日在川崎公司歧阜工厂内进行主起落架收放测试。远景的飞机是正在组装中的九八式轻型轰炸机(Ki-32)



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主起落架不能完全收入,轮胎的一部分仍露在外

襟翼操作机构为机械式。因为中央翼没有上反角,所以左右襟翼都分为内外二部分。发动机舱尾部和内侧襟翼合为一体。

一号样机发动机没有整流罩,也没有安装武备,但是预订在机身右下部安装一门 20 毫米机炮,机首上部安装 2 挺八九式 7.7

毫米机枪,后部坐席的旋转枪架安装一挺八九式 7.7 毫米机枪。日本当时没有完成 20 毫米的航空机炮,所以准备使用九七式 20

毫米自动反坦克炮代替,不过九七式自动炮外形尺寸过大而且太重,形状也不适合飞机搭载;而且由于炮口位于驾驶席后下方,为了防止火炮发射的冲击波影响飞行员,而在弹道位置敷设有

5 毫米厚度的防御钢板。


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后座旋转枪架

而后座的旋转枪架相对来说成功一些,为了减轻风压对射手的影响、方便射击和削减后坐力,射手坐席、枪架和风挡被设计成一体化。

Ki-45 最初的样机搭载中岛公司根据布里斯托尔“水星”发动机研制的 Ha-20

乙型风冷星型九缸发动机,对于惯用液冷发动机的川崎公司来说使用风冷发动机这也是第一次,而且川崎经常采用的 Ha-9

系列液冷发动机已经达到了性能极限、故障频发。Ha-20 乙型缸径 135 毫米,行程 150 毫米,总容量 19.3 升,820

马力。不过因为发动机自身仍旧处于试验阶段,所以在 Ki-45 样机上的试用很不成功,故障率极高,甚至不能维持正常的飞行试验。

其余的问题也很多,包括人力收放的起落架-乘员抱怨它太重,而且收放花费的时间过长。


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Ha-20 乙型发动机

因此,二号样机执行了不少的修改,比如为发动机舱加装了导流罩;而到了 1939 年 5 月制成的三号样机(4503

机),主起落架改为电动收放的形式,但是发动机的故障仍旧不能得到解决。发动机舱和导流罩并不适合发动机的安装,经常导致机翼失速、而且故障的次数有增无减。经过检讨,设计组在发动机舱附近的翼面上开设沟槽,结果证明这可以在一定程度上防止失速;最后他们总算找到了完全解决问题的方法:让左右螺旋桨旋转方向相反。川崎公司的明石工厂当时正转产

Ha-20 乙型,所以川崎责成工厂立即着手对发动机的反转措施。

在三架样机完成之后,陆军追加了 9 架样机的定单。不过因为上述的问题,川崎一直在对最初的样机进行调试,所以追加样机的制造进度很慢,在 1939

年内只完成 2~3 架追加样机而已。

在此期间,陆军明野飞行学校召开了一次 Ki-45

研究会,这次研究会对川崎来说是一次糟糕透顶的回忆。当时飞往明野的三架样机中有一架由于发动机故障而当场迫降,而且几乎完全摔坏了,这给陆军留下了一个恶劣的印象。接下来在和九五式、九七式战斗机的模拟空战中,Ki-45

虽然可以从高空占据有利的攻击发起位置,但是不能有效地命中,后座旋转机枪也几乎派不上用场。除了 Ki-45

自身的问题以外,造成这种窘况的深层原因是日军当时根本不知道应该如何在空战中运用双座战斗机,没有形成战术概念和空战方法的体系。而用双座战斗机和单座战斗机打模拟空战本身也并不是一种值得肯定的测试标准。不过当时日本陆军-尤其是明野飞行学校的头脑们奉行格斗性能至上主义,根本不能容忍格斗性能上的不足。所以这次研究会对

Ki-45 作出的评价是“本机机动性极其不良(极差),无法胜任与战斗机的空战,也就是说没有达到双座战斗机的基本要求”。

而且由于发动机的故障一直没有得到有效解决和起落架的问题,陆军不批准 Ki-45

样机进入量产。与此同时甚至有人唱起了“双座战斗机无用”的论调(这种人通常只多不少)。


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Ki-45 二号样机




情况不妙了,川崎的技术人员虽然经过很大的努力,还是不能解决 Ha-20 乙的不可靠问题,最后只好决定放弃它。1940 年 4

月,川崎制作了一架叫做“Ki-45 第一次性能提升机”的样机,使用的是 Ha-25 发动机。


和 Ha-20 乙一样,Ha-25 为中岛公司开发的星型风冷发动机,和单列 9 缸的 Ha-20 乙不同的是 Ha-25 是双列 14 缸。缸径比

Ha-20 乙小 5 毫米,是 130 毫米,行程和 Ha-20 乙一样是 150 毫米,虽然单个汽缸比 Ha-20 乙的汽缸要小,但是由于数量的优势总容量达到

27.9 公升,超出 Ha-20 乙 6.6 升,3,000 米高度达到 950 马力。Ha-25 外径为 1,115 毫米,虽然比 Ha-20

乙大出一圈,而且重出 102 千克(达到 530 千克),不过却可由功率差来弥补。


和处于试验阶段的 Ha-20 乙相比,Ha-25 最大的优势在于已经投入使用、相对可靠。Ha-25 从 1931 年设计开始到 1932

年完成,在海军中称为“荣”式。1938 年底日本海军制成使用荣 11 式发动机的九七式 3 号舰载攻击机;而海军的 12

号试验舰载战斗机自三号样机以后也使用这种发动机,即为后来著名的零式战斗机;海军也把荣式发动机作为正在开发的 13

号试验双发战斗机的标准装备,即为后来那个名字奇美造型暴恶的“月光”式战斗机。


陆军到 1939 年才使用 Ha-25,称之为九九式 950 马力发动机(当年为日本建国皇纪 2599 年),装备在 Ki-43

样机上,即为后来的陆军一式战斗机“隼”式。而和 Ki-45 差不多时间开发的 Ki-46 也准备在 Ha-20 乙、Ha-26 和 Ha-25

中挑选一种,即为后来的百式司令部侦察机。而 Ki-45 采用 Ha-25 可以说是迫不得已,因为原本计划是吃定 Ha-20

乙一种发动机,却没想到碰到这么多麻烦。真应了那句老话“满口话不好说”嘛。不过,即便按照格斗性能至上的理论,采用 Ha-25 还是明智的,虽然两台 Ha-20

乙要轻出 200 千克左右,但是以它的性能即便成功使用,凭借 800 马力左右(790~820 马力)的也难以让 Ki-45 飞到 Ha-25 提供的 520

公里/小时的速度。


Ki-45 的 7 号机(4507 号,即追加第 4 号样机)首先装备 Ha-25,1940 年 7 月制成。机身的基本构造和以往的 Ki-45

没有大区别,主要针对发动机舱进行了一些改动。发动机舱在机翼后部的延伸变长,外形配合 Ha-25 适当增大,所以主起落架能够完全收入舱内。在首次飞行时,7

号机在开足马力爬升的情况下因发动机舱周围发生乱流导致主翼失速,不得不紧急迫降,结果损坏了螺旋桨叶、主起落架和翼尖部件。在经过迅速的修理之后,8

月底开始新的试验,结果测试在 4,000 米高度飞出 480 公里/小时和 3,500 米高度 520 公里/小时的速度,其余各项性能均比 Ki-45

有大幅度的改善。川崎马上把追加样机 1、2、3 号(4504-4506)全部改装上 Ha-25 发动机,后续的追加 8、9、10、11 号机全部安装

Ha-25。


不过,虽然性能提升机有一定程度的提高,但是仍然不能满足实战要求。到 1940 年 10 月,Ki-45

项目被砍掉。川崎开发的“第二次性能提升机”被作为新机型 Ki-45 改的计划继续进行下去。不过,川崎仍旧认为换装发动机是正确的,评价“应该从开始就采用

Ha-25”。


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Ki-45 第一次性能提升机 3 号机,全部 Ki-45

中的第九架,采用可调式螺旋桨,而前三架样机是固定式的


Ki-45 的生产总数包括安装 Ha-20 乙的三架样机和安装 Ha-25 的 8 架“第一次性能提升机”也就是追加样机,一共是 11 架。


1940 年 10 月,陆军要川崎进行 Ki-45 改的设计工作,除了要求改用 Ha-102 发动机之外,没有其他改动的要求。然而川崎认为如果不对

Ki-45 时期的设计进行全面重新改动,很难保证飞机投入量产。所以早在 8 月,就把设计师换成土井武夫,Ki-45 改的基础是他的作品:1940

年春天被陆军选中的九九式双发轻型轰炸机(Ki-48)。1941 年 4 月,土井班子完成设计工作,到 9 月制成第一架 Ki-45 改样机。


因为考虑到重量的增加和携带燃料的必然增多,所以 Ki-45 改主翼面积比 Ki-45 多出 3 平方米,达到 32

平方米,同时放弃椭圆斜度改为直线切边。主翼和 Ki-48 一样,虽然还是分为中央翼和两侧外翼的三部分,但是从翼根部位开始就带有上反角。构造和 Ki-48

完全一样,样机外翼上的一些外部部件直接从 Ki-48 上取出一些修改以后安装。Ha-102 的外径是 1,118

毫米,为了配合它而对发动机舱做了大幅度的再设计,为了防止失速,而把机舱位置降低、导致机舱在机翼上部的凸出部分变小。


土井尽可能活用现有的设计,Ki-45 改的尾翼和驾驶舱风挡的形状也和 Ki-48 几乎一样,机身的形状基本就是去除了炸弹舱、取消了机首风挡的

Ki-48 机身;而起落架收放装置、操控装置和油压设备基本都沿用 Ki-48 的,真正继承 Ki-45 的只有后座旋转机枪架。


一部分 Ki-45 改的样机和量产型仍旧使用 Ha-25。但是绝大部分采用的是陆军指定的

Ha-102,它和海军中的“瑞星”式为同一系列,由三菱公司开发制造,风冷双列 14 缸,陆军在 1941 年以“一式 1,050

马力发动机”的名称制式化。Ha-102 缸径 140 毫米,行程 130 毫米,总容量 28 公升;装有一段二速增压器,2,800 米高度一速 1,055

马力,5,800 米高度二速 950 马力,纸面性能全面优于 Ha-25。


Ki-45 改样机的试飞达到 540 公里/小时的速度(6,000 米高度),爬升速度、航程和操控简易程度都要优于

Ki-45。初期曾经遭遇由于机油冷却器阀门不合格导致起落架收起之后发动机舱外壳松动脱落的故障,但是很快得到了解决。测试中包括使用样机和从德国买进的 Bf

109E 战斗机进行模拟空战,日本宣布 Ki-45 改的空战性能等同于 Bf 109E。(即便是 Bf 109E,我仍对这个说法持保留态度)



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Ki-45 样机(上)与 Ki-45 改样机的比较照片,注意 Ki-45

改的发动机舱在机翼上凸出的部分明显减少,而且主翼的角度和翼型也有大变化,机身的曲线完全不同,完全是一种新的设计


所以,在制造了三架样机之后,川崎公司的歧阜工厂投产 Ki-45

改的量产型号,同时预定担任主要生产任务的明石工厂也进行了准备(不知和德军的机载雷达有什么关系,这是一个地名,但是我一直不知道为什么德军的雷达也叫“明石”)。1942

年初,明石工厂投产 Ki-45 改,9 月完成第一架整机。


不算样机,川崎公司歧阜工厂在战争中制造了 320 架 Ki-45 改,而明石工厂制造了 1,367

架。如果算上样机的话,Ki-45 改的总产量是 1,690 架。


1942 年 2 月,Ki-45

改被日本陆军采用,制式名称是二式双座战斗机。当时发布的新闻公报中称之为“屠龙”式,但是日本陆军内部从来没有正式使用过这个绰号。而在它形成战斗力的时候,日军已经丧失了进攻的势头,所以日本陆军第一种双座战斗机也没有机会履行它原本的设计意图-为远程轰炸机部队担任护航。不过,等到

1944 年初夏,威力强大的美国超级空中堡垒对帝国本土开始一轮又一轮猛烈轰炸之后,这些“屠龙者”和西方盟友的 Me 110

一样又找到了自己新的职业-担任迎击美军四发重轰的任务,尽可能在这场必败无疑的战争结束之前从自由平等博爱的燃烧弹下保存尽可能多的都市;从此也衍生出越来越夸张的改型,甚至包括拆除一切武备凭借高升限和一身蛮勇对庞大美机实施自杀性撞击的各种“制空队”。关于这些战斗的一些情况,我将会在接下来编译的屠龙战史里介绍。



附录:对武备的补充



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Ki-45

样机的九七式 20 毫米自动炮。因为尺寸太大,只能装在机身右下部驾驶室下方。初速 860 米/秒,射速每分钟 280 枚炮弹,全重 60 千克,弹重 142

克。

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九八式高射炮




上:Ki-45 样机上搭载的另一种重型火器-九八式 20

毫米高射炮改型,炮口制退器有明显的锥度,用于和九七式作对比试验。炮后边的小口是弹壳抛口,机身中部的突出部分可能是为了平衡发射冲击波而设置的。

下:拆除一部分炮罩,显示九八式高射炮的一些细节。

右:九八式高射炮的炮尾和弹鼓,从后座机枪手前下方看出去,两个弹鼓各有 100 枚炮弹,后座机枪手负责换后备弹鼓。


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大图:Ki-45

样机后座旋转机枪架被叫做川崎式旋转枪架,机枪手利用马蹄形滑轨上的沟槽左右移动机枪,上下俯仰通过俯仰滑轨自身实现。但是不知道倒扣飞行的时候是个什么情况?这个枪架恐怕是在

Ki-45 改上唯一的原版 Ki-45 遗物。

右小图:枪架特写。










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