Опытный истребитель и экспериментальный самолет 川崎 キ64 (Kawasaki Ki-64). Япония

В конце 1930-х годов конструкторы французской государственной авиастроительной компании Arsenal de l’Aéronautique начали работу над новым истребителем. Это самолет должен был оснащаться двумя тандемно установленными двигателями: один двигатель располагался перед кабиной пилота, второй – за кабиной пилота. Каждый двигатель приводил в движение один и двух соосных винтов противоположного вращения. Данный проект был воплощен в опытный истребитель Arsenal VB 10. Конструктор японской авиастроительной компании Kawasaki Такео Дои был знаком с проектом французского истребителя с тандемным расположением двигателей силовой установки.

Также Такао Дои знал об испарительной системе охлаждения, используемой на немецком истребителе Heinkel He 100. В декабре 1938 года Япония направила в Германию делегацию, которая успешно провела переговоры о покупке пяти самолетов компании Heinkel трех He 100 и двух He 119. Летом 1940 года He 100 были доставлены в Японию.

В 1939 году Такео Доли приступил к разработке высокоскоростного истребителя для военно-воздушных сил Императорской армии Японии. Этот истребитель должен был иметь тандемное расположение двух двигателей и оснащаться испарительной системой охлаждения. Однако в то время японская авиастроительная промышленность была больше сосредоточена на более традиционных самолетах, и Такео Дои создавал истребители Ki-60 and Ki-61 Hien (ласточка; кодовое обозначение союзников Tony). В октябре 1940 года компания Kawasaki получила со стороны командования армейских ВВС поддержку проекта истребителя с тандемным расположением двигателей, получившего тогда обозначение Ki-64 (кодовое обозначение союзников Rob). Конструкция самолета была усовершенствована, и 23 января 1941 года был заказан единственный прототип Ки-64.

Несмотря на то, что Kawasaki Ki-64 выглядел очень похожим на дальнейшее развитие конструкции Ki-61, и что некоторые из конструктивных особенностей Ki-64 были вдохновлены другими самолётами, он был полностью самостоятельной конструкцией. Одноместный самолёт цельнометаллической конструкции имел шасси с хвостовой стойкой. Несмотря на то, что Ki-64 проектировался как истребитель, он в первую очередь был экспериментальным самолетом, предназначенным для испытания необычной установки двигателей и системы испарительного охлаждения. Планируемое вооружение включало две 20-мм пушке, установленных по одной в каждой консоли крыла, и два 12,7-мм пулемета или 20-мм пушки, установленные в верхней части фюзеляжа перед кабиной пилота. Вооружение так и не было установлено на прототип.

схема опытного истребителя Ki-64 (airwar)

Ki-64 оснащался силовой установкой Kawasaki Ha-201 (совместное обозначение [Ha-72]11), которая состояла из двух инвертированных рядных двигателей жидкостного охлаждения Kawasaki Ha-40 и которая приводила во вращение соосные воздушные винты противоположного вращения. Двигатель Ha-40 (совместное обозначение [Ha-60] 22) являлся изготовленным по лицензии двигателем Daimler-Benz 601A: он имел диаметр цилиндра 150 мм, ход поршня 160 мм и рабочий объем 33,9 литров. Вал заднего двигателя проходил под сиденьем пилота и через V-образный развал блоков цилиндров переднего двигателя к редуктору воздушного винта. Задний двигатель приводил в движение передний винт изменяемого шага. Передний двигатель приводил в движение задний винт фиксированного шага. Каждая часть соосных винтов имел три лопасти диаметром 3 метра. Общий рабочий объем силовой установки Ha-201 составлял 67,9 литров; на взлете при частоте вращения 2500 оборотов в минуту Ha-201 развивал мощность производил 2350 л.с. (1752 кВт) и на высоте 3900 метров при частоте вращения 2200 оборотов в минуту она развивала 2200 л.с. (1641 кВт). Каждый двигатель силовой установки мог работать независимо друг от друга.

компоновочная схема опытного истребителя Ki-64 (airwar)

Каждый двигатель имел свою собственную испарительную систему охлаждения. Нагретая вода из двигателя при давлении 3,1 бар (0,31 Мпа) перекачивалась в пароотделитель, в котором давление воды падало до 1,7 бар (0,17 Мпа) и около 2% воды превращалось в пар. Затем пар при давлении 1,1 бар подавался по воздуховоду через панели в консолях крыла, где он охлаждался и конденсировался обратно в воду. После этого вода снова попадала в двигатель. Система испарительного охлаждения устранила сопротивление радиатора, что позволило самолету развивать более высокие скорости. Считалось, что боевые повреждения не будут большой проблемой для испарительной системы охлаждения. Низкое давление пара в сочетании с низкой плотностью пара означало, что количество охлаждающей жидкости, потерянной из-за пробития, будет минимальным, а отдельные двигатели и системы охлаждения должны были свести к минимуму риск вынужденной посадки, если повреждение одной системы сделает ее неэффективной.

Испарительная система охлаждения переднего двигателя размещалась в левой консоли крыла, а система охлаждения заднего двигателя – в правой консоли крыла. Каждая система состояла из бака емкостью 70 литров, размещенного в передней кромке крыла у фюзеляжа, четырех конденсаторных панелей на нижней поверхности крыла, верхней и нижней секций конденсатора на верхней и нижней поверхностях внешней части закрылка и бака для воды в фюзеляже. Источники расходятся во мнениях относительно размеров фюзеляжного бака, но в совокупности баки вмещали около 200 литров воды. Под правой консолью крыла находился тоннель, в котором находились масляные радиаторы обоих двигателей.

Ki-64 имел размах крыла 13,50 метров и длину 11,03 метров. Самолет развивал максимальную скорость 700 км/ч на высоте 4000 метров и 690 км/ч на высоте 5000 метров. Ki-64 мог подняться на высоту 5000 метров за 5,5 минут и имел практический потолок 12000 метров. Поскольку в консолях крыла была размещена испарительная система охлаждения, то оставалось мало места для топливных баков. В каждой консоли крыла имелся топливный бак емкостью 85 литров, а в фюзеляже дополнительно находился бак емкостью 310 литров. Данный запас топлива обеспечивал Ki-64 дальность полета 1000 километров. Масса пустого самолета составляла 4050 кг и 5100 кг с полной нагрузкой.

Во время изготовления Ki-64 один истребитель Ki-61 был модифицирован для тестирования испарительной системы охлаждения. Модифицированный Ki-61 со снятым радиатором и добавленными панелями испарительной системы охлаждения на консолях крыла совершил первый полет в октябре 1942 года. До конца 1943 года было совершено около 35 полетов, в ходе которых отрабатывалась и доводилась система охлаждения. Самолет доказал работоспособность испарительной системы охлаждения и развил скорость, которая на 40-48 км/ч превышала скорость стандартного истребителя Ki-61. Однако по сравнению с обычной системой охлаждения испарительная система охлаждения требовала более квалифицированного персонала и большего объема работ.

опытный истребитель Kawasaki Ki-64 проходит испытания на уборку шасси в ангаре аэродрома Гифу. Обратите внимание на выхлопные патрубки переднего двигателя и расположенный позади кабины пилота задний воздухозаборник заднего двигателя

Ki-64 был изготовлен на заводе компании Kawasaki на аэродроме Гифу в ноябре 1943 года. Самолёт прошел наземные испытания, которые выявили ряд проблем. К декабрю проблемы были решены в степени, достаточной для начала этапа летных испытаний. Самолет совершил четыре успешных полета, но во время пятого полета загорелся задний двигатель. Пилоту удалось совершить аварийную посадку в Кагамигахаре, но задний двигатель, хвостовая часть фюзеляжа и часть системы охлаждения были повреждены. Силовая установка Ha-201 была отправлена на авиастроительный завод компании Kawasaki в Акаси для ремонта, в то время как планер Ki-64 для ремонта был отправлен в Гифу.

на данном снимке Ki-64, вероятно, готовится к одному из первых испытательных полетов. Впускной патрубок переднего двигателя можно увидеть прямо над выхлопными патрубками. Обратите внимание на пятна выхлопных газов переднего двигателя и на то, что молния еще не была нанесена на фюзеляж

еще один снимок Ki-64, выполняющего рулежку по земле. Обратите внимание на сходство самолета с истребителем Ki-61 Hien. Выхлопные газы заднего двигателя собирались в коллекторы и выводились из фюзеляжа чуть выше того места, где задняя кромка крыла соединялась с фюзеляжем. На снимке этот выпускной патрубок едва заметен

Короткая летная карьера Ki-64 показала, что эффективность его системы охлаждения была недостаточной. Система хорошо работала во время горизонтального полета, но её было недостаточно для рулежек по земле, взлета и набора высоты. Когда система была перегружена, пар не конденсировался обратно в воду и впоследствии выпускался за борт через предохранительный клапан с давлением 1,1 бар (0,11 МПа). Во время быстрого набора высоты от взлета до 5500 метров система охлаждения потеряла 45 литров воды. Еще одной проблемой было замерзание воды внутри системы либо во время полета, либо на земле при низких температурах. Возможным решением было добавление спиртовой смеси в охлаждающую жидкость, но Ki-64 никогда не подвергался испытаниям в холодную погоду.

это изображение плохого качества является единственным снимком летящего Ki-64. На фюзеляж самолета нанесена молния

Во время ремонта Ki-64 должен был быть модифицирован и переименован в Ki-64 Kai. Имевшиеся пропеллеры были заменены полностью регулируемые на соосные винты противоположного направления с флюгированием, что облегчало управление самолетом при одном отключенном в полете авиамотором. Двигатели должны были быть заменены более мощными Ha-140 (совместное обозначение [Ha-60]41), каждый из которых развивал по 1500 л.с. (1119 кВт). Спаренный двигатель получил обозначение Ha-321 (совместное обозначение [Ha-72] 21) и развивал общую мощность 2800 л.с. (2088 кВт). Согласно расчетам со всеми внесенными изменениями максимальная скорость Ki-64 Kai будет составлять 800 км/ч. Однако поставка винтов и двигателей были задержаны из-за более неотложных работ военного времени, и в середине 1944 года и программа Ki-64 была отменена.

Планер Ki-64 остался в Гифу, где в 1945 году он был захвачен американскими войсками. Различные части системы охлаждения были сняты с самолета и отправлены на авиабазу Райт-Филд, Дейтоне, штат Огайо, для дальнейшего анализа и испытаний. Оставшаяся часть Ki-64 в конечном итоге была отправлена на слом.

Ki-64, обнаруженный американскими войсками в конце Второй мировой войны. Двигатели с машины были сняты, и самолёт находился в довольно плохом состоянии. Обратите внимание на раму фонаря кабины, прислоненную к фюзеляжу

Источники:

• Japanese Army Fighters Part 1 by William Green and Gordon Swanborough (1977)
• Japanese KI-64 Single Fighter with Two Engines in Tandem and Vapor-Phase Cooling, Air Technical Intelligence Review Report No. F-IR-100-RE by Petaja and Gilmore (31 July 1946)
• Japanese Secret Projects by Edwin M. Dyer III (2009)
• Japanese Aircraft of the Pacific War by René J. Francillon (1979/2000)
• Encyclopedia of Japanese Aircraft 1900–1945 Vol. 4: Kawasaki by Tadashi Nozawa (1966)
• The Xplanes of Imperial Japanese Army & Navy 1924–45 by Shigeru Nohara (1999)
• Heinkel He 100 by Erwin Hood (2007)

источник: https://oldmachinepress.com/2016/10/20/kawasaki-ki-64-experimental-fighter/

перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-opytnyi-istrebitel-i-eksperimentalnyi-samolet-64-kawasaki-ki