Тяжелый истребитель Kawasaki Ki-108

К концу 1943 года ситуация на фронтах в Тихоокеанском регионе кардинально изменилась не в пользу Японии. Стратегическая инициатива была безвозвратно потеряна. Поступавшие разведданные из Америки свидетельствовали о том, что вскоре на фронте надо было ожидать появление нового вражеского супербомбардировщика В-29. Оценка характеристик этой машины повергало японское командование в уныние, поскольку эффективных средств борьбы с высотным скоростным и хорошо защищенным самолетом противника не было ни в армейской, ни в флотской авиации. Таким образом,  создание средства эффективного противодействия новой угрозе приобрело первостепенное значение.

В качестве этого средства технический отдел штаба армейской авиации Rikugun Koku Hombu рассматривал два пути. Первый представлял собой легкий одномоторный перехватчик, оснащенный двумя 30-мм и двумя 20-мм пушками. Эта концепция была впоследствии реализована в высотных истребителях Nakajima Ki-87 и Tachikawa Ki-94, так, впрочем, и не успевших поступить на вооружение.

Второй путь представлял собой развитие концепции тяжелого двухмоторного перехватчика с более мощным и тяжелым вооружением калибра 37 — 57 мм.

В обеих концепциях предполагалось достижение рабочего потолка будущего перехватчика 10 тыс. метров, что автоматически подразумевало использование турбокомпрессора и гермокабины.

В работу по созданию тяжелого двухмоторного перехватчика включилась компания Kawasaki, имевшая самый большой опыт в этой области и значительные наработки в виде проекта Ki-96. Чуть позже с проектом универсального тяжелого перехватчика и штурмовика выступил Армейский авиационно-исследовательский институт "Rikugun Kokugijutsu Kenkyujo", разработав очень перспективный самолет Ki-93.

Кроме того, корпорация Mitsubishi разработала аэродинамически чистый двухмоторный истребитель Ki-83. Хотя он создавался в рамках техзадания на дальний эскортный истребитель, его выдающиеся летные данные и мощное вооружение позволяло надеяться получить неплохой перехватчик на его базе.

Но сложности с освоением высотных двигателей с турбокомпрессорами не позволили этим проектам достичь готовности до конца войны.

Исключение составил проект Кавасаки. Получив в апреле 1943 года задание на разработку универсального штурмовика-истребителя, главный конструктор фирмы, Такео Дои, взялся за работу засучив рукава. Его заместителем по проекту выступал Такеши Немото. Базой для нового проекта, получившего обозначение Ki-102, был взят уже готовый проект двухмоторного одноместного истребителя Ki-96, от которого был практически полностью заимствован планер. Учитывая пожелания Koku Hombu, Дои с самого начала рассматривал два варианта новой машины, проектируя версию штурмовика и высотного перехватчика. Модификации должны были первоначально отличаться лишь силовой установкой. На перехватчике, предполагалось иметь оснащенный турбокомпрессором Ru.102 14-цилиндровый двигатель воздушного охлаждения Mitsubishi Ha-112-II-Ru, на штурмовик установили стандартный Ha-112-II. Оба варианта имели взлетную мощность 1500 л.с., но Ha-112-II развивал 1250 л.с на высоте 5800 м, а Ha-112-II-Ru столько же выдавал на 8200 м, сохраняя 1100 л.с. до 11400 метров.

Проектирование новой машины было в целом завершено к августу 1943 года и на заводе Kawasaki в Гифу были заложены восемь прототипов. Причем, изначально 1-й; 2-й, 3-й прототипы строились в модификации высотного перехватчика Ki-102-Koh или Ki-102a, а 4-й; 5-й и 6-й в варианте штурмовика Ki-102-Otsu или Ki-102b. А 7-й и 8-й прототипы было решено использовать в качестве базы для новой экспериментальной машины, получившей обозначение Ki-108.

На этих двух прототипах решено было отработать технологию изготовления герметичной кабины пилота и оценить особенности пилотирования машины, оснащенной ей. В Японии герметичные кабины были в новинку, хотя работы по ее созданию велись на фирме Тачикава еще с 1940 года. К 1943 году были построены два экспериментальных самолета фирмы – сверхдальний транспортный Кi-77 и летающая лаборатория SS-1, — версия армейского транспортного самолета "тип LO" («Тельма»), который, в свою очередь, сам был построен по лицензии Локхид Модель 14 "Супер Электра". Эти самолеты были успешно испытаны, что позволяло надеяться на успех и в случае с проектом Кавасаки.

Экспериментальный самолет Tachikawa SS-1 — версия армейского транспортного самолета "тип LO" «Тельма», оснащенного гермокабиной

Ответственным за проект Ki-108 был назначен первый заместитель Такео Дои, глава научно-исследовательского отдела при экспериментальном заводе Кавасаки в г. Гифу Такеши Немото, впоследствии, заслуженный профессор университета Нагоя. Как уже упоминалось выше, за базу были взяты готовые планеры седьмого и восьмого прототипов истребителя-штурмовика Ki-102. Задняя кабина стрелка была ликвидирована. Вооружения на этих машинах установлено не было, хотя пушечные порты под пару 20-мм пушек Но-5 снизу носовой части фюзеляжа на Ki-108 сохранились в наследство от Ki-102.  Вероятно, к моменту окончания проекта на Ki-108 все же планировалась установка пушечного вооружения, аналогичного высотному истребителю Ki-102a из 37-мм пушки Но-204 и пары 20-мм Но-5, но на стадии экспериментальных прототипов носовая амбразура под 37-мм пушку была зашита. От планируемой установки высотных двигателей Ha-112-II-Ru также на первых порах пришлось отказаться ввиду постоянных проблем с турбокомпрессором, сохранив серийные двигатели Ha-112-II от Ki-102b.

Строго говоря, первоначальный проект Ki-108 нельзя было назвать боевым самолетом. Скорее это был экспериментальный самолет-лаборатория, и вся работа по нему строилась  вокруг проекта гермокабины. 

На высоте 10 тыс метров плотность воздуха составляет лишь 30% от стандартной у земли и даже с использованием кислородной маски работоспособность пилота заметно снижается.  Критической высотой, на которой пилот мог относительно комфортно обходиться без кислородного оборудования является 3000 метров, где плотность воздуха составляет примерно 74% от уровня моря. Исходя из этого, было решено при полете на высоте 10 тыс. м. в проектируемой гермокабине обеспечить уровень давления и содержания кислорода, соответствующим параметрам атмосферы на 3-километровой высоте.

Проект кабины Такеши Немото представлял собой одноместный вариант цилиндрической формы диаметром 0.9 м и высотой 1.725 м., в которой располагалось кресло пилота, приборная панель и органы управления. Наружная часть кабины – фонарь — имела сферическую форму «брови», что позволяло сделать достаточно широкий обзор пилоту. В верхней части кабины располагалась створчатая цилиндрическая дверь – люк.

Остекление кабины и двери было двойным. Между слоями этого, как бы сейчас назвали, стеклопакета был сохранен вакуум.

Гермокабина Ки-108

Характерно, что на двух изготовливаемых прототипах Ki-108 было установлено два варианта гермокабин с переплетом из стальных конструкций толщиной 1 мм и алюминиевых толщиной 1.2 мм.

Немаловажным значением в гермокабине был вопрос стабилизации давления. Для этого был применен компрессор, разработанный фирмой Хитачи, приводимой в движение двигателем. В основе разработки Хитачи лежал принцип нагнетателя братьев Рутс, запатентованного в США еще во второй половине 19 века. Сжатый воздух от него подавался в кабину по трубопроводу позади сиденья пилота, снизу кабины. Это обеспечивало постоянное давление в кабине около 520 – 530 мм ртутного столба, соответствующее атмосферному на высоте 3 тыс. метров. Также в кабине поддерживалась температура 15 градусов Цельсия, при условии, что забортная температура была не ниже -25 градусов.

Оба варианта кабины были испытаны в лаборатории, где были имитированы условия, соответствующие высоте 10 тыс. м. Испытания подтвердили возможности комфортной работы пилота в кабине.

Ki-108 на испытаниях в Гифу. На переднем плане — шеф-пилот Кавасаки — японский ас — сёса (майор) Ясухико Курое (54 подтвержденные победы), №2 по результативности в армейской авиации.

Весной 1944 года началась сборка двух прототипов Ki-108. Первый из них был готов в июле, а второй, соответственно, в августе 1944 года.

Испытательные полеты, правда, нельзя было назвать гладкими. Не смотря на то, что машина вела себя в воздухе достаточно хорошо, возникли совершенно неожиданные трудности. На 10 минуте полета стекла кабины изнутри покрылись масляными разводами, а нагнетаемый в кабину компрессором воздух наполнялся масляной взвесью, дышать которой было совершенно невозможно. Анализ проблемы выявил, что масло в кабину нагнеталось компрессором. В связи с тем, что уровень технологии того времени не позволял полностью обеспечить беззазорное сочленение деталей компрессора, его уплотняли герметичной смазкой, которая и попадала в воздух. Проблему удалось решить путем использования абсорбирующего фильтра. Любопытно, что уже через многие годы после войны фирма Хитачи, выпускавшая вполне мирные кондиционеры, продолжала использовать подобный принцип очистки воздуха, разработанный инженерами для истребителя Ki-108.

Одним из вопросов, который мучил разработчиков Ki-108, была возможность разгерметизации кабины на больших высотах в результате боевых повреждений, что было весьма вероятно. Вопрос этот неожиданно разрешился в результате нештатной ситуации в ходе одного из испытательных полетов в ноябре 1944 года. На одном из Ki-108, пилотируемым летчиком-испытателем сёса (майором) Ясухико Курое (Yasuhiko Kuroe) на высоте около 10 тыс. м над Камигахара, внезапно сорвало гермодверь. Курое, будучи весьма опытным пилотом, вторым по результативности истребителем армейской авиации Японии, не растерявшись, перевел самолет в крутое пике. Снизившись до безопасной высоты, он благополучно посадил поврежденную машину, доказав тем самым, что разгерметизация кабины не является приговором для самолета и экипажа.

Осенью 1944 года Ki-108 уже имел статус машины, успешно прошедшей испытания и можно было уже думать о серийном производстве. Незадолго до этого, в августе 1944-го началась работа над проектом уже полноценного боевого варианта машины, получившей обозначение Ki-108 Kai. В этом проекте Такео Дои совместил наработки по ночному двухместному истребителю Ki-102c и высотному перехватчику Ki-108. Новая машина Ki-108 Kai получила унифицированный с Ki-102c удлиненный фюзеляж с новым хвостовым оперением увеличенной площади, крыло на 2 метра большего размаха, при этом была также несколько переработана конструкция гермокабины, площадь остекления которой была уменьшена. Разработчики скрепя сердце, пошли на ухудшение обзора пилота для обеспечения лучшей герметичности, уменьшив при этом частоту переплета. Самолет наконец, получил высотные двигатели с турбокомпрессором Ha-112-II-Ru и вооружение, соответствующее стандарту истребителя Ki-102a, состоявшее из 37-мм носовой пушки Но-204 с боекомплектом 35 патронов и пары 20-мм пушек Но-5 с 200 патронами на ствол. Судя по всему, вариант ночного перехватчика, оснащенного радаром, не рассматривался, поскольку гермокабина для второго члена экипажа – оператора радара серьезно утяжеляла бы конструкцию машины. В планах командования был запуск в серию параллельно двух машин, максимально унифицированной конструкции – двухместного ночника, оснащенного РЛС – Ki-102c и одноместного дневного высотного перехватчика Ki-108 Kai.

Вверху — самолет-лаборатория Ki-108, внизу полноценный перехватчик Ki-108Kai

Два прототипа Ki-108 Kai были закончены в марте и апреле 1945 года соответственно. Летные испытания их проводились в перерывах между авианалетами союзников, однако завершены не были. В результате налетов на завод в Гифу 22 и 26 июня 1945 года оба прототипа Ki-108 Kai и один из Ki-108 были уничтожены. Единственный сильно поврежденный прототип Ki-108 был захвачен американцами в ангаре заводского аэродрома и отправлен на свалку, где был сожжен вместе с массой другой трофейной авиатехники.

Уцелевший Ki-108 после капитуляции Японии

Конструктивно истребитель Ki-108, в целом, повторял проект штурмовика Ki-102. Правда, в прототипах Ki-108 отказались от такой экстравагантной детали, как консоли крыльев разной длины, примененные на Ki-102 для компенсации реактивного момента двигателей. На двигателях Ki-108 был также применен редуктор с меньшим передаточным отношением – 0.620 по сравнению с 0.633 у Ki-102, что позволило несколько поднять параметры скороподъемности машины и экономичности двигателей.  Была также уменьшена емкость топливных баков. На версии   Ki-108 Kai были применены новые винты диаметром 3.2 метра, по сравнению с 3-метровыми на Ki-102 и Ki-108. Информация о бронировании самолета не сохранилось, хотя можно предположить, что схема бронирования и защиты топливных баков в целом повторяла проект Ki-102.

Конец проекта Ki-108 — истребитель разделил участь большей части трофеев — был сожжен американцами после капитуляции