Второй прототип, Ки-27.02. Хвостовая часть такая же, как на РЕ и Ки-27.01. главными отличиями являются крыло увеличенного размаха и площади, новый капот без выступающих обтекателей пулеметов и полностью остекленный фонарь кабины.
Рождение Ки-27
Второй истребитель, разработанный Накадзима по собственной инициативе, имел фирменное обозначение РЕ (Pursuit Experimental — экспериментальный перехватчик). Он был детищем инженеров Ясуши Коямы и Минору Ота, общее руководство осуществлял главный конструктор самолетов для армии Надзимы доктор Хидео Итакава. Как и Ki-12, РЕ был цельнометаллическим свободнонесущим монопланом с низкорасположенным крылом, но в отличие от первого имел более простую конструкцию. Прежде всего отказались от установки убирающегося шасси, поскольку сочли, что 3 %-й выигрыш в скорости не окупает увеличение веса самолета. Стойки и колеса РЕ были закрыты тщательно зализанными обтекателями. Кабина пилота была открытой с сильно выступавшим вперед козырьком, который защищал телескопический прицел. Голова пилота была защищена маленьким "горбом" на фюзеляже. Тонкий фюзеляж овального сечения имел полумонококовую конструкцию и был выполнен из металла.
Трехлонжеронное крыло трапециевидной в плане формы (передняя кромка была перпендикулярна оси фюзеляжа) со скругленными законцовками также имела металлическую конструкцию. На нем использовался профиль Накадзима NN-2 (Nippon-Nakajima), относительная толщина которого изменялась от 16 % в корне до 8 % на концах. Крыло имело поперечное V 70 и угол установки 20. Размах крыла 10,4 м, площадь — 16,4 м2. Силовая установка состояла из 9-цилиндрового мотора воздушного охлаждения Накадзима Ха-1а (Ха-1 Ко) мощностью 650/710 л.с., вращавшего двухлопастный металлический винт изменяемого шага (два режима) Сумитомо диаметром 2,9 м (по другим данным — 3,0 м). Самолет был вооружен двумя 7,7-мм пулеметами Тип 89 с боезапасом по 500 выстрелов на ствол, установленных по бортам фюзеляжа перед кабиной.
Единственный опытный РЕ, постройка которого завершилась в июле 1936 года, стал лишь прототипом для другого более совершенного истребителя, которому Коку Хомбу присвоил обозначение Ki-27. Некоторые источники утверждают, что Накадзима смогла так быстро создать столь удачный самолет благодаря своим неофициальным связям в правительстве: в результате утечки информации из Коку Хомбу компания узнала технические требования гораздо раньше своих конкурентов. Даже если это и соответствует истине, Накадзима провела большую работу и доказала превосходство своего проекта над соперниками в ходе сравнительных испытаний.
Здесь необходимо обратить внимание на другой аспект конкурса на создание нового самолета. Вражда и постоянное "соревнование" между японскими армией и флотом приводило к такой ситуации, что армия "огорчалась", если флот получал доступ к информации о построенном для нее самолете и наоборот. С другой стороны, команды разработчиков больших японских авиационных фирм, особенно Мицубиси и Накадзима, работали с техническими требованиями обоих родов войск и выпуск самолетов для них зачастую велся одновременно и на одном предприятии. Исключение составляла компания Кавасаки Кокуки Когио Кабушики, которая до 1937 года была авиастроительным подразделением крупной судостроительной фирмы КК Кавасаки Зосеншо, которая всегда имела прочные связи с армией и работала почти исключительно для нее. Хотя в середине 30-х годов Мицубиси и Накадзима создали отдельные конструкторские офисы для работы на армию и флот, "психологический перевес" в конкурсе был на стороне Кавасаки Ki-28.
После объявления конкурса инженеры Накадзима приступили к работам над новыми прототипами, которые по сути являлись дальнейшим развитием РЕ. Первые летные испытания, которые провел шеф-пилот Накадзимы Киоши Шиномия показали, что РЕ по своим летным характеристикам соответствует требованиям Коку Хомбу за исключением маневренности. Поэтому работа инженеров фирмы была сосредоточена на улучшении этой характеристики. Первый из прототипов Ki-27, получивший обозначение 01 (Ki-27.01) впервые взлетел 15 октября 1936 года с аэродрома Оджима около города Ота. Вскоре на него установили новое крыло увеличенной площади (17,60 м2), чтобы улучшить маневренность, а кабину сделали закрытой, оснастив её сдвижным фонарем. В остальном новый самолет был практически идентичен РЕ. Модернизированный таким образом Ki-27.01 снова поднялся в воздух в декабре 1936 года.
В феврале 1937 года был готов второй прототип, Ki-27.02, размах крыла которого увеличился до 11,31 м, а площадь — до 18,56 м2 (на 13 % больше, чем у РЕ). Нагрузка на крыло уменьшилась с 77,27 кг/м2 (Ki-27.01) до 73,28 кг/м2. Крыло получило отрицательную крутку (угол установки постепенно уменьшался от 20 в корне до 0,50 на концах), что обеспечило Ki-27.02 лучшую маневренность, чем у Ki-27.01. Максимальная скорость при этом снизилась на 6,5 км/ч. Ещё одним внешним отличием стал капот двигателя (теперь без выпуклостей над толкателями клапанов) и новый фонарь кабины.
Ки-27а с номером «83» на руле. Вероятно это один из самолетов, которые в начале 1940 годи «играли роли» в японском фильме о героических подвигах Императорских ВВС в Китае.
Накадзима Xa-1b (Хи-1 Оцу) — 9-цилиндровый мотор воздушного охлаждения, который устанавливался на все модели Ки-27.
Победа в конкурсе
В январе 1937 года аэродром Армейского Технического Летно-исследовательского института в Тачикава стал местом проведения сравнительных испытаний трех конкурирующих истребителей. Они продолжались почти год, до 28 декабря 1937 года, и, по всей видимости, являлись самыми продолжительными испытаниями в истории IJAAF. Впоследствии Коку Хомбу принял решение отказаться от таких конкурсов, поскольку они отнимали слишком много времени и приводили к серьёзным финансовым потерям проигравшие фирмы. Истребители следующего поколения уже разрабатывались производителями, заранее отобранными Штабом армейской авиации.
Летные испытания показали, что Кавасаки Ki-28 является самым скоростным среди конкурентов. Хотя у земли он со своими 410 км/ч уступал Ki-33 (412 км/ч) и Ki-27 (420 км/ч), а на высоте 1000 м его скорость составляла 432 км/ч против 433 км/ч у Ki-33 и 437 км/ч у Ki-27. Но с высоты 2000 м Ki-28 превзойти не удалось: Ki-28 и Ki-33 развивали скорость 454 км/ч, а Ki-27 -445 км/ч. Максимальную скорость 485 км/ч Ki-28 развивал на высоте 4000 м, где Ki-33 и Ki-27 смогли достичь лишь 468 км/ч (для Ki-27 это была максимальная скорость). Максимальную скорость Ki-33 развивал на высоте 3000 м, она составляла 474 км/ч против 476 км/ч у Ki-28 и 467 км/ч у Ki-27. На высоте 5000 м максимальная скорость Ki-28 составляла 483 км/ч, Ki-27 — 467 км/ч и Ki-33 — 461 км/ч. На высоте 6000 м Ki-28 был способен развить 481 км/ч, в то время как его соперники заметно отставали: Ki-27 — 463 км/ч и Ki-33 — 454 км/ч.
Данные о скороподъемности, полученные в результате испытаний, показали следующую картину: высоту 1000 м Ki-28 набрал за 1 мин 5 сек; Ki-27 — 1 мин 3 сек и Ki-33 — 1 мин 16 сек. Для высоты 2000 м результаты распределялись следующим образом: Ki-28 — 1 мин 59 сек, Ki-27 — 2 мин, Ki-33 — 2 мин 15 сек; для 3000 м — 2 мин 54 сек, 3 мин 2 сек, 3 мин 16 сек; для 4000 м -3 мин 57 сек, 4 мин 14 сек, 4 мин 29 сек; для 5000 м — 5 мин 10 сек, 5 мин 38 сек, 5 мин 56 сек; для 6000 м — 6 мин 36 сек, 7 мин 17 сек, 7 мин 42 сек.
На результаты, несомненно, повлияло то, что Ki-28 был оснащен самым мощным двигателем. Однако истребитель Кавасаки был и самым тяжелым из конкурентов — пустой самолет весил 1420 кг, а взлетный вес составлял 1760 кг. Пустой Ki-27 весил 970 кг, взлетный вес составлял 1360 кг, для Ki-33 значения этих параметров были равны 1132 кг и 1462 кг соответственно. При площади крыла 19 м2 у Ki-28, 18,56 м2 у Ki-27 и 17,8 м2 у Ki-33, нагрузка на крыло составляла соответственно 92,63 кг/м2, 73,28 кг/м2, 82,13 кг/м2. Как видно, наименьшее значение этого параметра было у Ki-27, что обеспечивало ему лучшую маневренность. Действительно, этот самолет делал горизонтальный разворот на 360 — за 8,1 секунды, радиус разворота составлял 86,3 м, для Ki-33 эти значения составляли 9,8 секунды и 97,5 м, а для Ki-28 — 9,5 секунды при радиусе разворота 111,3 м (!)
Рассмотрев результаты, полученные в ходе летных испытаний, а также учитывая такие характеристики, как надежность силовой установки и простоту эксплуатации весной 1937 года Коку Хомбу отдал предпочтение истребителю Накадзима Ki-27. Компания получила заказ на десять предсерийных самолетов, которые получили обозначения Ki-27.03 — Ki-27.12. Первый из них был готов в июне 1937 года, а после-Пара Ki-27b 1-го Чутая 13-го Сентая, 1940 год. Стойки шасси оснащены пневматиками низкого давления, обтекатели сняты. В то время эмблемой подразделения была катакана "КаКо" на киле, указывающая на ее место базирования — Какогаву.
Внешне они были очень похожи на Ki-27.02, но с вертикальным оперением большей площади с более скругленной задней кромкой и новым остеклением кабины (трубка телескопического прицела проходила теперь через лобовое стекло, восстановили обтекатель за кабиной, но сделали в нем окна для обзора в бок — назад). Некоторые из последних самолетов этой серии были оснащены мощным двигателем Накадзима Ха-1b (Ха-1 Otsu) взлетной мощностью 710 л.с. (максимальная мощность -780 л.с. на высоте 2900 м). Испытания подтвердили хорошие летные характеристики самолета, и 28 декабря 1937 года Коку Хомбу официально объявило о завершении конкурса, выбрав Ki-27 с мотором Ха-1Ь для запуска в серию. ВВС императорской армии присвоили новому самолету официальное обозначение Армейский истребитель Тип 97 Модель А (Кьюнана-Сики Сентоки) или, коротко, Ки-27а (Ки-27Ко).
Ки-27b 10-го Докурицу Чутая, Китай, 1939–1940 годы. Перед самолетом с б/н «301» стоит командир подразделения капитан Киёши Кимура (сам он летал на машине с б/н «55»). В 1938–1940 годах все самолеты 10-го Докурицу Чутая имели хвостовое оперение черного цвета с белыми номерами.
Пара Ки-27b 1-го Чутая 13-го Сентая, 1940 год. Стойки шасси оснащены пневматиками низкого давления, обтекатели сняты. В то время эмблемой подразделения была катакана «КaКo» на киле, указывающая на ее место базирования — Какогаву
Производство и совершенствование Серийные варианты Ки-27
Серийное производство Ки-27а началось в декабре 1937 года на заводе № 1 фирмы Накадзима Хикоки Кабушики Канша в городе Ота, префектура Гумма (75 км северо-восточнее Токио). Столь быстрый старт оказался возможен благодаря тому, что Накадзима начала подготовку к серийному производству сразу по получении заказа на предсерийные самолеты. Первые серийные Ки-27а поступили в IJAAF в марте 1938 года, и темпы выпуска скоро превысили двадцать самолетов в месяц. К концу 1938 года было построено 352 машины, а к лету 1939 года, когда производство этой модификации истребителя завершилось, армейские ВВС получили 565 Ки-27а.
Уже в начале 1938 года инженеры Накадзима приступили к проектированию усовершенствованного варианта Ki-27, который получил обозначение Армейский истребитель Тип 97 Модель В (Кьюнана-Сики Оцу-Гата Сентоки) или, коротко, Ki-27b (Ki-27 Otsu). Планер, двигатель и вооружение остались прежними, изменения коснулись только капота мотора, маслорадиатора и остекления (восстановили полностью остекленную заднюю часть фонаря, как на Ki-27.02, чтобы обеспечить круговой обзор). Последнее сделало Ki-27 первым в мире истребителем с каплевидным фонарем кабины. Под центропланом были установлены держатели, на которые могло подвешиваться до четырех легких 25-кг бомб. Вместо бомб самолет мог нести два подвесных топливных бака по 133 литра. Некоторые Ki-27b (по некоторым данным каждый четвертый) были оборудованы приемно-передающей радиостанцией Тип 96 с (96 Сики Хеи), что потребовало установить по правому борту перед кабиной мачту антенны. Также некоторые машины получали вместо хвостового костыля колесо малого диаметра.