Разработка и внедрение в производство нового истребителя.
Появление этого нового истребителя предваряли несколько лет интенсивных испытаний других машин подобного типа - палубных истребителей. При этом использовался как заграничный опыт, так и собственно японский опыт, накопленный в ходе проектно-испытательных работ. На начальном этапе японцы широко привлекали к своим работам иностранных конструкторов, инструкторов, а также посылали обучаться за рубеж своих талантливых молодых специалистов. Япония была первым в мире государством, построившим авианосец, который с самого начала проектировался и строился как корабль этого класса. Свою роль сыграло и то, что начиная с 1931 года Япония постоянно провоцировала Китай и в 1937 году мелкие конфликты вылились в полномасштабную войну. Опыт этой войны также пригодился при создании нового самолета. Япония, и особенно ее военно-морской флот, очень рано усвоили ту истину, что работу над новым самолетом надо начинать тогда, когда предыдущая модель принимается на вооружение.
Первые испытания самолета "Мицубиси" А5М1, принятого на вооружение в 1936 году и начавшего поступать в боевые части год спустя, позволили сформулировать новые технические требования, получившие обозначение 12-Си (12-Си означает, что технические требования приняты на 12 году Эры Сева, то есть на 12 году правления императора Хирохито (1937 год по Григорианскому календарю или 2597 год по японскому календарю)). Именно этим требованиям и должен был удовлетворять самолет, который 19 мая 1937 года был заказан одновременно на двух фирмах - "Мицубиси Дзукогё Кабусики Кайся" и "Накадзима Хикоки К.К." После консультаций в Штабе морской авиации и подведения выводов этих консультаций, 17 января 1938 года обе фирмы получили официальный заказ на 1-м морском авиационном арсенале в Йокосуке. Практически сразу "Накадзима" отказалась от выполнения работ, поскольку специалисты фирмы посчитали заказ невыполнимым. Этот отказ никого не удивил. Действительно, техническое задание предусматривало исполнение самолета на совершенно новом качественном уровне. Предполагалось использовать этот самолет для двух целей: перехвата бомбардировщиков противника и сопровождения собственных бомбардировщиков. Поэтому проектируемый истребитель должен был превосходить по своим характеристиками все имевшиеся в то время боевые самолеты противника. Техническое задание предусматривало размах крыла не более 12.0 метров и максимальную скорость не менее 270 узлов (спидометры самолетов морской авиации были откалиброваны в узлах) (500 км/ч) на высоте 4000 метров. Высоту 3000 метров самолет должен был набирать за 3 минут 30 секунд (3 минуты 54 секунды от начала разбега). Высокие требования предъявлялись и ко времени полета -топлива должно было хватать на 1.2-1.5 часа полета на высоте 3000 метров с максимальной скоростью и с максимальной нагрузкой. С навесным топливным баком самолет должен был держаться в воздухе 1.5-2.0 часа на форсаже двигателя или 6-8 часов при работе двигателя в экономическом режиме. Разбег самолета при встречном ветре скоростью 12 м/с не должен был превышать 70 метров, при отсутствии ветра - не более 175 метров. Скорость сваливания - не более 58 узлов (107 км/ч), пробег - не более 210-240 метров. Требования к маневренности машины тоже были жесткими - в маневренности самолет не должен был уступать своему предшественнику А5М.
Вооружение самолета предусматривалось из двух пушек калибра 20 мм и двух пулеметов калибра 7.7 мм. Кроме того, самолет при необходимости должен был брать две бомбы массой 30 кг или одну массой 60 кг. Новый истребитель должен был быть оборудован радиостанцией (Куйси) "тип 96 Ку-1", радиопеленгатором "тип Ку-3", кислородной системой для пилота, противопожарной системой, системой внутреннего и наружного освещения, комплектом пилотажно-навигационных инструментов и контрольно-измерительных приборов двигателя и планера. Любопытно, но технические требования не ставили никаких ограничений по массе самолета, то же самое имело место и в техническом задании на предыдущий истребитель - А5М. И это было не случайно. На горьком опыте японцы убедились, что ограничения по массе как ни что другое сковывают творческую мысль конструкторов, в результате чего получаются посредственные самолеты с очень низким запасом прочности.
Работу над самолетом поручили молодому тридцатичетырехлетнему, но уже достаточно опытному конструктору, - инженеру Дзиро Хорикоси. Получив задание Хорикоси тут же приступил к формированию конструкторского коллектива. В выборе Хорикоси руководствовался своим опытом работы над палубным истребителем "тип 96" (А5М). Ёситоси Соне и Теруо Тодзо вели математические расчеты, Соне и Ёсио Ёсикава разрабатывали конструкцию планера. Деничиро Иноуэ и Сетаро Танака отвечали за установку двигателя, Ёсими Хатакенака ведал вооружением и вспомогательным оборудованием, а Садахико Като и Такеёси Мори занимались шасси и всем, что с шасси связано. Главной проблемой, с которой столкнулся конструкторский коллектив, был выбор двигателя. Поскольку технические требования предусматривали, что на самолет должен ставиться двигатель, находящийся в серийном производстве, то у Хорикоси был выбор из трех моторов. Это были "Мицубиси Дзуйсей-13" мощностью 887 л.с. (652 кВт), "Накадзима Сакаэ-12" мощностью 938 л.с. (690 кВт) и "Мицубиси Кинсей-42" мощностью 1014 л.с. (748 кВт) у земли и 1085 л.с. (798 кВт) на высоте 1000 метров. Все три двигателя были четырнадцатицилиндровыми двойными "звездами" воздушного охлаждения. Разумеется, Хорикоси выбрал самый мощный из имевшихся моторов, тем более, что двигатель "Кинсей-42" имел запас для роста мощности. Однако военные посчитали, что двигатель "Кинсей" диаметром 1218 мм и массой 559 кг имеет слишком маленькую удельную мощность, и приказали конструктору поставить на самолет двигатель с удельной мощностью не хуже чем 2.5 л.с./кг. Тогда Хорикоси выбрал двигатель "Дзуйсей-13", не желая ставить на свой самолет мотор конкурирующей фирмы. Именно такие двигатели и использовались на первых двух прототипах нового палубного истребителя. Чтобы уложиться в пункты технического требования и прежде всего обеспечить необходимую маневренность, было необходимо не перетяжелить самолет. Проектировщики пошли по пути уменьшения количества монтажных секций. Крылья были сконструированы в виде монолитной конструкции, при таком устройстве крыльев отпадала необходимость в усилении места скрепления крыльев между собой. Для конструкции самолета использовали дюралюминий ESD (Extra Strength Duraluminium), поставляемый концерном Сумитомо. По своим характеристикам японский дюраль приближался к американскому дюралю 75 S, выпуск которого начался только через несколько лет. А выпускавшийся в то время в Штатах дюралюминий 24S уступал в прочности японскому ESD на 30-40%. Сумитомо выпускал дюраль в виде уголков, которые затем резали и фрезеровали, чтобы придать необходимую форму и размер. Конструкция из дюраля ESD отличалась легкостью и прочностью. Единственным недостатком сплава была его повышенная подверженность коррозии. Однако в тот период время жизни самолета не превышало 4-5 лет, а в боевых условиях и того меньше, поэтому на коррозию просто не обращали внимания. Вся остальная конструкция также была подчинена одной цели - сделать самолет как можно легче. По технологическим причинам фюзеляж пришлось разделить на две части - переднюю и заднюю, однако передняя часть наглухо приваривалась к крыльям, образуя с ними неразъемный монолит. Линия раздела корпуса проходила сразу позади крыльев. Передняя и задняя части фюзеляжа соединялись при помощи болтов.
Теоретические расчеты показали, что, для того чтобы обеспечить необходимую маневренность, нагрузка на крыло не должна превышать 105 кг/м2, поэтому площадь крыла составила 22.44 кв. м. Для крыла выбрали профиль, который внутри фирмы имел номер 118 и представлял собой вариант профиля NACA 23012 глубиной 12%. Этот профиль был знаком конструкторам, поскольку его испытывали, предполагая использовать на бомбардировщике "Мицубиси", который в последствии получил обозначение у японцев военно-морской "тип 1 наземный штурмовой самолет G4M1", а у союзников - "Бетти". Поскольку при перегрузке крыло резко теряло свои качества, ему пришлось придать дополнительный излом 2.5°, такое же решение применялось и на истребителе А5М. Поверхность хвостового оперения была сделана достаточно большой, чтобы обеспечить самолету максимальную устойчивость.
Особой проблемой был выбор вооружения для самолета. Японцы отслеживали направления, выбранные в мировом самолетостроении. Чтобы уверенно сбивать самолеты противника, японскому истребителю требовалось более тяжелое вооружение, чем на европейских или американских самолетах, поскольку машины потенциального противника имели значительный запас прочности и живучести. Широко использовавшиеся в то время в Японии пулеметы "тип 97" калибра 7.7 мм, которые представляли собой вариант английских "Виккерсов", не отвечали предъявленным требованиям. Техническая секция Бюро Воздухоплавания японского ВМФ еще в середине 30-х годов начала поиск более тяжелого самолетного вооружения.
В 1935 году было куплено два французских самолета "Девуатин D-510" (экспортный вариант - D-510J), вооруженных швейцарскими пушками "Эрликон" калибра 20 мм. Пушки этого типа были довольно широко распространены в Европе. Прежде всего японцы обратили внимание на необычно маленькую для подобной пушки начальную скорость снаряда С другой стороны пушка была, достаточно легкой и имела небольшие габариты, что позволяло ее устанавливать в крылья с низким профилем. Вскоре Япония купила у "Эрликона" лицензию и эта пушка под обозначением "тип 99" стала стандартным вооружением японских самолетов. Выпуск пушек наладили на фирме "Дай-Нихон Хейки Кабусики Кайся". В дальнейшем эту пушку выпускали на еще нескольких заводах, всего было изготовлено 35 тысяч таких пушек всех модификаций.
Дальновидное решение ВМФ установить на самолет пушки, заставило конструкторский коллектив поломать голову над решением этой задачи. Облегченная конструкция самолета была не слишком приспособлена для установки тяжелого бортового вооружения. И все же решение было найдено - пушки разместили в крыльях, с внешней стороны от узлов крепления шасси. В этом месте крыло было усилено, чтобы выдерживать значительные нагрузки, возникающие при посадке самолета. Благодаря двум 20-мм пушкам, японский истребитель стал самым тяжеловооруженным самолетом в мире для своего класса. Первые же бои в небе Китая показали эффективность вооружения самолета. Хватало одной короткой прицельной очереди, чтобы самолет противника падал на землю.
10 апреля был продемонстрирован общий план самолета, а затем и макет будущей машины, Конструкция самолета сразу получила много противников, вокруг машины разгорелись ожесточенные споры. Консерваторы критиковали закрытую кабину самолета, утверждая, что она ограничивает обзор. В кругах, близких к Штабу морской авиации, столкнулись две точки зрения.
Автором одной из них был талантливый тактик и летчик-испытатель подполковник Минору Генда. С его мнением всегда считались в высших штабах. Генда утверждал, что у истребителя есть только одна главная характеристика - маневренность, которая позволяет ему успешно "крутить карусель". Поэтому маневренность самолета следует покупать любой ценой, даже отказываясь от тяжелого вооружения. Совершенно противоположную точку зрения высказывал подполковник Такео Сибата, который также пользовался значительным авторитетом. Сибата утверждал, что японские истребители и так превосходят в маневренности машины противника. Однако, как показал опыт китайской кампании, ограниченный радиус действия японских истребителей приводил к тому, что японцы не могли воспользоваться своим преимуществом. Истребители не могли сопровождать бомбардировщики и не участвовали в воздушных боях. Китайцы умело пользовались этим и делали с японскими бомбардировщиками все что хотели. Другой важной характеристикой истребителя Сибата считал максимальную скорость. По его мнению даже небольшое преимущество в скорости позволит японским истребителям навязывать противнику выгодную тактику боя. Сибата утверждал, что хорошо обученный пилот, управляя скоростным самолетом, может легко одержать победу над противником, пусть даже у противника будет преимущество в маневренности. Этот спор продолжался на совещании, состоявшемся 13 апреля 1938 года, но согласовать обе точки зрения так и не удалось. Противоречие, раздиравшее флотскую верхушку, стало настолько значительным, что под угрозой оказался сам проект. Однако Дзиро Хорикоси, представил теоретические расчеты, которые говорили о том, что будущий самолет будет иметь все необходимые качества в достаточной степени. Конструкторскому коллективу сообщили правила 12-го кокутая, сформулированные на основании опыта боев. Их анализ показал, что работы ведутся в правильном направлении. Сборку первого прототипа быстро провели на одном из заводов Мицубиси в Оэмачи, расположенном на южном побережье Нагой.
16 марта 1939 года - через одиннадцать месяцев после начала работы по 12-Си - прототип самолета был готов. 19 марта его взвесили. Затем провели несколько стендовых испытаний двигателя и планера. Поскольку поблизости от завода не было ни одной взлетно-посадочной полосы, самолет в полуразобранном виде на двух повозках, запряженных волами, отвезли за 40 км на испытательный армейский аэродром в Кагамигахаре. Там самолет собрали и 1 апреля 1939 года за штурвал сел летчик-испытатель Кацудзо Сима. После наземных испытаний двигателя, пробной рулежки и испытаний тормозов пилот совершил пробный подлет. Оторвавшись от земли пилот быстро проверил реакцию машины на рули и совершил посадку.
- первый прототип А6М.
Первый настоящий полет (правда с неубранным шасси) имел место 14 апреля. В полете была выявлена вибрация самолета, которая хотя и была невелика, однако хорошо ощущалась. Главный конструктор был уверен, что причина вибрации кроется в неуравновешенном двухлопастном пропеллере самолета.
17 апреля 1939 года винт заменили на трехлопастный, а в точках крепления двигателя к мотораме поставили резиновые амортизаторы - и вибрация исчезла. Этот трехлопастный винт был первым винтом подобного типа на японских самолетах.
25 апреля состоялся замер максимальной скорости самолета. На высоте 3000 метров она составила 265 узлов (491 км/ч), то есть на 5 узлов (почти 10 км/ч) меньше, чем требовалось. Главной причиной этого был недостаточно мощный двигатель. В то время на английские, американские и немецкие самолеты ставили двигатели мощностью не менее 1000 л.с., в то время как на японском истребителе двигатель не развивал и 900 л.с.
1 мая поступило указание поставить на первый прототип более мощный двигатель "Накадзима Сакаэ-12" мощностью 953 л.с. (701 кВт). Пока шла замена двигателя, 18 октября 1939 года в воздух поднялся второй прототип А6М1 с прежним двигателем "Мицубиси Дзуйсей-13" и трехлопастным пропеллером. На втором прототипе было установлено штатное вооружение.
Для управления первым прототипом к штурвалу необходимо было прикладывать значительные усилия, на втором прототипе этот недостаток устранили. После необходимых испытаний второй прототип 25 октября 1939 года был принят комиссией ВМФ. В конце октября 1939 года провели испытания вооружения самолета. Уже во время первого захода самолет поразил наземную цель площадью 19 м2 девятью снарядами из двадцати. Со всех точек зрения новый самолет оказался на редкость удачным. Третий самолет (первый самолет "нуль-серии") получил двигатель "Накадзима Сакаэ-12". Под новый двигатель пришлось соответствующим образом изменить мотораму. Кроме того изменения были внесены и в кожух двигателя. Все эти переделки привели к тому, что нарушилась циркуляция воздуха в силовом отделении и двигатель стал перегреваться. Сразу проблему перегрева разрешить не удалось и ее оставили на потом. Кроме того перепроектировали хвостовое оперение самолета: киль передвинули дальше к хвосту, а рули высоты - вверх. Эти переделки уменьшили склонность машины к сваливанию в штопор. В результате длина самолета возросла до 9.06 метров.
- А6М ранних модификаций(общий вид).