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496. 东瀛极速猎鸟，日本的He110——Ki-78（研三）高速验证机

中国历史1年前 (2023-09-21)600

作者：寄居蟹

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全文共4333字，配图25幅，阅读需要15分钟，2021年5月19日首发，2023年9月21日重发。

作为新兴航空国家的日本，对于航空工业的新技术还是很敏感的。20世纪30年代，欧美各航空强国兴起了一股竞速飞机研制的热潮，这一热潮某种程度上说是由于航空发动机技术的不断进步带来的必然动作。

德国亨克尔公司的He100和梅塞施密特公司的Me209于1939年相继创造了每小时746公里和755公里的更高时速记录，由于当时纳粹德国马上就要开始全面对外扩张，宣传部长戈培尔不可能放弃这个宣传机会的，因此德国的高速飞机为世界所熟知。

图1.He100，曾创造每小时746公里的速度纪录

图2.Me209，曾创造了755公里每小时的速度记录

比较有意思的是，日本人觉得自己也是强国，也应该在飞行时速方面有点记录，同时也算是为新型战斗机的研制积累点经验，因此日本陆军特别委托航空研究所研制新型高速飞机。因为这是他们继长距离记录机（航研机）、更高升限试验机（吕式B型）之后研制的第三种验证机，因此被称为“研三”机，陆军代号Ki-78。

图3.研三机，看起来很像He100

说到这里，说一个有违通常认识的事实：其实在德国人看来，他们自己是高等的雅利安人，其他民族都是劣等种族，那么日本人自然也是劣等种族；不过日本人则认为他们是天照大神的子孙，其他民族都是猴子变的，德国人自然也是猴子变的，所以说，二战即使日德打赢了，他们恐怕还得有一战。

图4.设计主任：山本峰雄

日本人对自己的技术水平还是有数的，因此上来就挑战Me209创造的每小时755公里的时速是不可能完成的任务，因此最初定下的速度目标是每小时700公里。1940年（昭和15年）1月，航研所组织了以山本峰雄为设计主任的“研三”委员会，开始了一号机的基础设计。同时选定具备液冷发动机制造经验的川崎公司参与研制，川崎则组建了以井町勇工程师为首的设计团队。

图5.DB601A液冷发动机，研三机的心脏

为了实现每小时700公里的更高速度要求，需要一款迎风面积小的2000马力级液冷引擎，但是常年以气冷发动机为研制对象的日本航空工业无法提供符合要求的发动机，因此山本决定使用德国的DB601 Aa液冷倒立V型12缸发动机，该发动机功率1175马力。

日本随即从德国进口了这种发动机，不过不到1200马力的动力肯定无法完成任务，川崎公司的经验帮了忙。川崎公司将这台发动机进行了改造，主要是将发动机旋转数由每分钟2500转增加到每分钟2700转，另外还有叶轮的旋转数增加、增压器的提升、纯甲醇喷射、阀门重叠增大、增压器叶轮的直径增大等方面的改进，经过这些改进，这台发动机功率提升到1550马力。

经过计算，这样的功率下，飞机的飞行速度大约在每小时686公里左右，这当然还不能满足需要，因此还需要进一步对发动机性能进行萃取。

图6.DB601发动机结构很复杂，川崎的经验很重要

主要是对原来DB 601发动机的增压系统进行改进，将无级变速增压改为手动三级增压，保证在预定飞行高度的增压效率；同时对于增压机散热器进气口进行修改，由在机头侧面改为在左主翼根前缘开口，进一步降低飞行阻力，排气管则进行重新布置，是的排气产生的部分推力也能用于提高的飞行速度，零战52型就采用了这种 *** 提高飞行速度，发动机支架也进行了改进，减轻了重量。

图7.研三机，机体表面非常流线，很少有突出部分

图8.研三机总体布置

发动机的问题解决了，剩下的就看航研所的机体设计了。航研所选用了类似于德国两款飞机的结构，流线型机身，长机鼻，横截面积小，猛一看很像He110，这也是竞速需要所采取的必要措施吧。飞机的机翼设计，则采用了航研所的新成果。研三机采用了谷一郎研究员正在研究的层流翼型“LB翼”，同时对于增加阻力的铆钉头、皮托管等也进行了修型或者移位，以及其他特殊设计，有效小减小了飞行阻力。

当然最初也提出过采用主翼一体化铸造成型的结构方案，但是因为日本工业基础限制，这样做出来的机翼强度不足，不得不放弃。另外为了减轻重量，飞机机翼只在主要承力部位采用了金属，其余部分则为布制蒙皮，另外金属也是新研制的超铝合金，重量很轻。

图9.研三机的机翼断面

图10.研三机模型，可见其翼载荷很高，为了控制着陆速度，专门安装了开缝襟翼

主翼面积为11.0平方米，机翼面负荷在每平方米200公斤左右，所以飞机的着陆速度会比较高，为了将着陆速度控制在每小时160公里以下，特别采用了开缝襟翼。为了更加有效的散热，出了川崎在改造发动机时设置在机翼上的增压机进气口外，还在座舱后面的机体两侧开了散热进气口，并且在后方排气口位置还设置有襟翼，可以调整通气量。出了空气冷却外，还在机体内部铺设了冷却液管道，可对发动机进行辅助冷却。

图11.研三机冷却系统

图12.研三机模型，可见其座舱很低矮

为了减阻，座舱的设计也进行了优化，这次就不考虑视野问题了，在保证基本视野的情况下尽量减小座舱突出的高度，而且座舱盖也是采用工程塑料一体化成型，并采用螺母连接，也就是说这个座舱盖可以直接拿下来，用的时候用蝶形螺母卡上。但是据说座舱盖安上以后驾驶舱内会充满热气，影响视野，因此该机除了进行更高速度飞行试验外，都是不安装座舱盖的。

图13.研三机试飞场景

图14.研三机的三视图

研三机的整个设计工作持续了2年，从1940年4月开始，到1942年8月结束，同年11月试制机下线。

1942年12月26日，研三机在各务原机场成功完成了首次飞行，试飞是成功的，但是也存在飞行员脚舵响应不良，发动机冷却液过热等问题。1943年1月17日开始进行的第二次试飞以及以后进行的多次试飞，研三机相继出现了螺旋桨调距设备故障、各种仪器工作状态不正常，升降舵响应不正常的一系列问题，航研所针对这些问题相机进行了改进，尤其是引擎过热问题，进行多轮改进依然效果有限，后来干脆将一个风冷散热器改为液冷散热，取得了良好效果。

在操控品质方面，由于高度飞行螺旋桨转数大，飞机向左滚转的趋势明显，同时开缝襟翼非常有效，着陆速度甚至能够在每小时155公里以下，不过为了防止层流翼的失速，一般在170公里接地。该机爬升率也比较优异，地面记录的爬升率在19.1米/秒，但是根据试飞员反映，试飞时短时爬升率可达30米/秒。

图15.研三机试飞员片冈载三郎

图16.机库中的研三机，可以看到很多细节

1943年（昭和18年）10月5日研三机进行了第24次飞行试验，出现了发动机震动问题，但是经过改进消除了震动。同年12月终于开始了令人激动的全速试验。12月27日的第三十一次飞行试验，地面测得飞行速度682km/h，根据飞机上的速度表修正，最终修订的飞行速度为699.9km/h，这也创下了日本活塞螺旋桨飞机的速度纪录。