Nakajima Кi-87

Разработчик: Nakajima
Страна: Япония
Первый полет: 1945
Тип: Высотный истребитель

Высота является основным фактором в производительности двигателя и, как следствие, самолета в целом. Известно, что плотность воздуха тем меньше, чем больше высота. Следствием этого является то, что с увеличением высоты полета снижается подъемная сила крыла, эффективность воздушного винта и мощность двигателя. Коku Hombu искал ответ на данную проблему и фирма Nakajima представила решение – высотный истребитель Кi-87.

В середине 1942 года Коku Hombu разработал набор спецификаций для высотного истребителя. Они предусматривали способность истребителя работать на высотах свыше 10 км, способность преодолевать до 3000 км (1864 миль), развивать максимальную скорость до 800 км/ч и иметь очень мощное вооружение. Изучение требований спецификации поставило под сомнение способность выполнить их. После обсуждения они были пересмотрены. Роль высотного истребителя осталась прежней, но требования максимальной скорости было снято. Требования по дальности полета было также пересмотрено и в окончательном виде звучало как один час полета плюс полчаса воздушного боя. Наконец, было конкретизировано вооружение из двух 30-мм и двух 20-мм пушек.

В соответствии с этой новой спецификацией, с Nakajima был заключен контракт в ноябре 1942 года, на изготовление трех прототипов и семи предсерийных самолетов для IJAF. Прототипы должны были быть завершены в период с ноября 1944 по январь 1945 года с подготовкой серийного производства самолетов в феврале-апреле 1945 года. Проект Кi-87 возглавил Kunihiro Aoki.

В качестве силовой установки первоначально планировался 18-цилиндровый радиальный двигатель воздушного охлаждения На-44-11. Также рассматривался как вариант двигатель На-44-12 (известный также как На-219 Ru), но в первом прототипе Ki-87 все же решили использовать На-44-11. Оба двигателя были оснащены системой турбонаддува и оба развивали взлетную мощность в 2400 л.с. Турбонаддув представлял собой турбину и компрессор, соединенных общим валом.

Выхлопные газы двигателя вращали турбину, которая, в свою очередь вращала компрессор, который, втягивая забортный воздух, сжимает его, а затем направляет во впускной коллектор двигателя. Этот сжатый воздух, подаваемый под высоким давлением в цилиндры двигателя повышает температуру сгорания топлива, и, соответственно, мощность двигателя на больших высотах, в разреженной атмосфере.

Значительную часть носовой части фюзеляжа самолета занимал двигатель На-44-11 с турбокомпрессором, установленном на правом борту фюзеляжа, прямо перед кабиной. Для охлаждения двигателя использовался 16-лопастной вентилятор связанный с 4-лопастным воздушным винтом, вращающийся на 150 процентов быстрее воздушного винта. Редукция двигателя составляла 0,578. Так как Ki-87 был разработан для работы на большой высоте, самолет должен был быть оснащен герметичной кабиной (хотя прототип не был оснащен ей).

Вооружение строго соответствовало спецификации и состояло из пары синхронных 20 мм пушек Но-5 в корневой части крыла, и двух 30-мм пушек Ho-155 в каждом крыле, за пределами ниш шасси. Боеприпасы хранились внутри крыла возле фюзеляжа. Гидравлика использовалась для зарядки пушкек. Была предусмотрена подвески 250 кг бомбы или сбрасываемого топливного бака под фюзеляжем. В связи с тем, что все вооружение располагалось в крыльях, на протектированные баки практически не оставалось места, тогда Nakajima был разработан механизм уборки шасси, сходный с с таковым на американском истребителе Р-40. Основные опоры убирались назад с одновременным поворотом колес на 90 град. и укладывались в специальные гондолы под крыльями. На Ki-87 была предусмотрена неплохая бронезащита из 66-мм лобового бронестекла и 16-мм стальной бронеперегородки позади кабины. Для повышения радиуса действия истребителя под каждым крылом были предусмотрены места крепления для двух 300 литровых подвесных сбрасываемых топливных бака.

Пока шла работа по Кi-87, IJAF по своему усмотрению настоял на изменении дизайна, настаивая на том, чтобы турбонагнетатель был перемещен в заднюю часть фюзеляжа, начиная с третьего прототипа Ki-87. Nakajima протестовала против изменений, но мало что могла сделать, чтобы поколебать решение IJAF по этому вопросу. Кроме того, третий прототип Кi-87 должен был иметь передаточное отношение редуктора установленное на уровне 0,431, а на седьмом предсерийном Кi-87 скорость вращения вентилятора должна была быть увеличена в целях более активного охлаждения двигателя. Несмотря на ухудшение ситуации на фронтах, Nakajima смогла завершить первый прототип, серийный номер 8701, в феврале 1945 года. Проблемы с электрической системой привода уборки шасси и трудности с турбонагнетателем задержали начало летных испытаний до апреля 1945 года, когда Кi-87 смог подняться в воздух. Из-за проблем с шасси летчику-испытателю было запрещено убирать шасси, чтоб не заклинить их в убранном положении. Это, однако, не позволило снять характеристики Ki-87 на максимальную скорость и маневренность. Следовательно, не было никакой попытки мониторинга и сбора данных о ЛТХ. За пять испытательных полетов летчиком сообщалось о хороших данных по управляемости и считалось, что она у Кi-87 была выше по сравнению с серийным истребителем Nakajima Ki-84 Hayate\Frank.

Пока продолжались испытания первого прототипа Кi-87, а параллельно выполнялось указание IJAF о переносе назад турбокомпрессора, конструктора Nakajima разработали версию Ki-87-II. Новая версия предполагала замену двигателя На-44-11 на На-46-11 (известный также как На-219), который должен был развить 3000 лошадиных сил. Турбонагнетатель находился в чреве фюзеляжа, как того требовали представители IJAF. Расчетные оценки показали 4-процентное увеличение скорости по сравнению с Ki-87.

В конечном счете, команда конструкторов так и не смогла преодолеть всех трудностей, связанных с доводкой Ki-87. Особенно много хлопот доставлял турбокомпрессор двигателя На-44-11. Также не смогли отладить систему уборки шасси даже несмотря на наличие трофейных экземпляров Р-40. Боевые действия прекратились до того как конструкторская группа смогла справиться с этими проблемами. Два других прототипа остались недостроенными, а Кi-87-II не вышел из стадии проектирования.

Уцелели три экземпляра самолета:

Ki-87 (FE-153) Единственный летающий прототип Ki-87 серийный номер: 8701. Захвачен на базе IJAF в Chofu, Ki-87 (по прозвищу "Big Boy") был в ящиках отгружен в США, прибыл на аэродром Олмстед Филд в Middleton Air Material Aria, Пенсильвания 10 марта 1946 года. Для реставрации в качестве музейного экспоната, Кi-87 был вскоре переведен в Парк-Ридж. Однако, после 1 мая 1949 году (последней документированной инвентаризации) все следы Ki-87 исчезают, вероятно самолет был утилизирован.

Ki-87 (FE-155) вероятно это ошибочная идентификация самолета, поскольку известно, что только два самолета Ki-87 достигли США, FE-153 и FE-157 (см. ниже)

Ki-87 (FE-157), был, скорее всего, второй из оставшихся прототипов обнаруженный неполным, когда война закончилась. Обозначенный американцами как FE-157 он 10 марта 1946 года прибыл в Middleton Air Material Aria. По состоянию на август 1946 года FE-155 находился на AOAMC в Ньюарке, штат New Jersey. Дальше его след пропадает.

ЛТХ:
   
Модификация   Ki-87
Размах крыла, м   13.423
Длина, м   11.82
Высота, м   4.503
Площадь крыла, м2   26.00
Масса, кг
  пустого самолета   4387
  нормальная взлетная   5632
  максимальная взлетная   6100
Тип двигателя   1 ПД Hакадзима Ха-44 "модель II"
Мощность, л.с.   1 х 2400
Максимальная скорость , км/ч   706
Крейсерская скорость , км/ч
Продолджительность полета, ч   2
Максимальная скороподъемность, м/мин   705
Практический потолок, м   12850
Экипаж, чел   1
Вооружение:   две 20-мм синхронные пушки Хо-5 и
  две 30-мм крыльевые пушки Хо-155
  одна 250-кг бомба.