三式戦闘機
さらなる発展型として、キ61-IIに大口径砲を搭載する、すなわち、ハ140特エンジンに37mm機関砲をモーターカノンとして搭載する計画が存在した。これは古峰(2007)にキ61-II武強として紹介されているが、現在までのところ、ウィキペディア編集者には、他の文献ではII型についてこの呼称は確認できない。ただし三式戦闘機一型については、「陸軍現用試作機称呼名称一覧表」(1945年2月25日、陸軍航空本部)において、丙型と丁型の「区分」を「武強」としている例が有る * 。この機体の翼内武装は廃止され、他の武装は機首に20mmホ5が2門のみ装備された。のちにこれはキ88と呼ばれるものとなり、1943年6月には組み立ての開始が行える状態になったようだが、1943年9月、計画は中止された。後期になると陸軍からの要請を受けて、パイロット視界向上を図るために水滴型風防に変更された。この処置は中島の四式戦闘機を参考にして行われたが、九七式戦闘機以来水滴型風防を用いてきた中島と異なり、川崎では技術の蓄積が浅く、機体と風防の接着をきちんと行うことが出来なかったため、パイロットは騒音に悩まされたという。従来のファストバック型風防のものを二型甲(キ-61Ⅱ改甲)、水滴型風防のものを二型乙(キ-61Ⅱ改乙)とするものや、従来のファストバック型風防を二型とし、水滴型風防のものを三型(キ-61Ⅲ)称し区別することもあるが、どちらも後世に名づけられた非公式の名称に過ぎない。また正式名称不明であるものの、性能向上型である三型には離昇出力1800馬力のハ240の装備が計画されていた。
五式戦闘機は三式戦闘機のエンジンを星形空冷エンジンに換装した戦闘機である。1945年(昭和20年)に制式採用された(制式採用されたか否かには諸説あり。詳しくは当該項目を参照)。
前述のとおりハ140の生産は遅延し、エンジン未装着の三式戦闘機が多数放置された。早急な戦力化のため、陸軍ではハ140に換えてハ112-IIを搭載することを計画した(日本海軍も同じく艦上爆撃機彗星のアツタエンジンに換えて金星62型エンジンを搭載している)。金星62型エンジン、陸軍名称ハ112-IIは星型空冷であるため、直径こそ121.8cmと大きいが、離昇出力1,500馬力を発揮するものであった。これは広く部隊に配備されている三式戦闘機一型丁のハ40が発揮する1175馬力より強力で、ハ140の1500馬力に匹敵した。またハ112-IIには水メタノール噴射装置も装備されていた。航空本部や土井技師は三式戦闘機の空冷換装を前向きに検討開始した。軍需省の意向や川崎航空機のエンジン部門の実戦化への努力等、空冷化に対して考慮すべき点があったものの、戦局と生産の観点から、1944年4月、航空審査部は川崎に対し内々に三式戦闘機の空冷化を依頼した。また上記二型の戦力化の失敗により、10月1日には正式に空冷化三式戦闘機・キ100の試作が命じられた。
三式戦闘機の840mmの胴体に直径1218mm、カウリングなども含めれば外径1280mmのハ112-IIをいかに収めるかは、ドイツより輸入されていたFw190 A-5の機首まわりの処理を参考とした。エンジンと機体の接続部に生じる段差は渦流を生じ大きな空気抵抗となるが、この部分にエンジンの推力式単排気管を設置し渦流を吹き飛ばし、最小限の整形のみで空気抵抗を低減する処理を施した。
1944年の12月末には換装のための設計を終え、試作一号機は翌1945年2月1日(または11日)に初飛行を行った。空冷化により前面投影量が増え、空気抵抗の増加により最高速度が580km/hとなった。これはキ61-II改より30km/hほど低下していた。しかし、空冷化による水冷装置の撤去など軽量化に伴い、上昇力は四式戦闘機を上回るものとなった。空戦性能は三式戦闘機を上回ると判定され、三式戦闘機一型丁と比較すれば最高速度においても凌駕した。窮余の策の空冷エンジンへの換装は大成功であった。
第59戦隊のパイロットたちも、三式戦闘機を装備運用した時期に比較し、五式戦闘機は敵新鋭戦闘機とも相当に善戦できると評価した。また何より、稼働率が大きく向上した。取り敢えずの戦力化・稼働率の向上に加え予想外の高性能を発揮したキ100は、2月には五式戦闘機として制式採用された。量産機第一号は2月に完成し、3月には36機、4月には89機、5月には131機が生産された。生産の停止した三式戦闘機二型に代わって陸軍の主力戦闘機となり、陸軍航空隊はこれを大歓迎する。だが米軍の空襲のため6月は88機、7月は23機にまで生産が落ち込んだ。8月に生産された10機をもって生産完了し、試作機3機を含め総生産数は390機または393機程度であった。ほか、生産機数は文献により諸説が存在する。
ただしハ112-IIはハ140より良く稼動したとされるが、やはり新型エンジンであり、信頼性が抜群であったと言うわけではなかった。1945年7月に五式戦闘機を装備した第59戦隊の稼働率が48パーセント、三式戦を装備した第55戦隊の稼働率が62パーセントとのデータもある。
出典:『日本の戦闘機・陸軍編』、航空機の原点 精密図面を読む10 日本陸軍戦闘機編、学習研究社 (2007) 歴史群像 太平洋戦史シリーズ 61『三式戦「飛燕」・五式戦』p.160の折り込み。
1942年4月18日のドーリットル空襲時、航空審査部飛行実験部の前身である陸軍飛行実験部実験隊には、キ61担当主任である荒蒔義次少佐と梅川亮三郎准尉がいた。またキ61は福生飛行場で飛行試験を終え、水戸陸軍飛行学校においてホ103射撃試験中であった。彼らはこのキ61試作2号機・3号機に急遽搭乗し、B-25を迎撃した。しかしこれらの機体に搭載されていたのは演習用徹甲弾であり、炸裂弾ではないため命中しても貫通するのみで大型機の撃墜は難しい。ただちに離陸した梅川機はB-25の1機に命中弾を浴びせて左翼より燃料または煙を噴かせたが燃料が不足し撃墜には至らず、1機撃破を報告した。このB-25は4番機であり、機長はE・W・ホームストロム少尉が務めていた。ただし米軍側クルーの回想によれば、左翼からの煙は梅川機の攻撃前より発生していた燃料漏れトラブルであったらしい。また、左前方より攻撃されたともしている。一方、荒蒔は機体に搭載された実包をマ弾と呼ばれる炸裂弾に換装し離陸、B-25の後を追ったが会敵はできなかった。
梅川機の後に離陸した荒蒔機がB-25索敵中、一線配備されておらず味方に周知されていない試験機であるため、海軍機から敵機と誤認されて攻撃を受ける一件があったが、主翼の国籍マークを見せることで同士討ちは回避した。
1945年2月17日、二型で試験飛行を行っていた航空審査部の荒蒔義次少佐が、F6Fと遭遇し空中戦を行った。急降下を行った際、遷音速時に発生する様な現象を体感したと証言している。基地に帰還した後に確認すると、1,000km/h まで測定できる速度計の針が振り切れ破損していた。しかし、機体には異常は無く、速度計以外に故障した部分はなかった。荒蒔の手記である「テスト飛行で得た屠龍と飛燕の実力」でも、音の壁に衝突したと語っているが、こちらでは空中戦や速度計の破損については触れられていない。なお、機体の対気速度が、おおよそ音速の0.7 - 0.8倍程度に達したあたりから、主翼上面や胴体の膨らんだ部分など、気流の流れの早い箇所では部分的に衝撃波が発生する場合があり、荒蒔が衝撃波を体感したと言う証言はあり得ない話ではない。
2005年3月16日に大阪府交野市星田北地域の第二京阪道路建設工事現場でエンジンや機関砲、プロペラなどの残骸が発見された。調査の結果、1945年7月9日に伊丹飛行場から出撃した飛行第五六戦隊所属の三式戦闘機のものであることが判明した。搭乗員は中村純一陸軍少尉(当時)。硫黄島から襲来したP-51と交戦し撃墜された。残骸は交野市に引き渡され同市施設「いきいきランド交野」にて展示されている。
逓信院が発行した5銭の普通切手に三式戦闘機「飛燕」が登場している。逓信院とは、戦時統合により発足した運輸通信省から5月19日に分離し再発足した組織である。
同切手は公募が行われた入選作品のひとつを改作して採用された図案で、
本機の完全な現存機は、現在日本国内に1機、三式戦闘機二型(キ61-II改、製造番号:川崎6117)が存在するのみである。この機体は1944年に川崎航空機岐阜工場で製造された二型の試作17号機である。戦争中、この機体は陸軍航空審査部所属であり、終戦直後に福生飛行場でアメリカ軍に接収され、のちに日本航空協会に譲渡返還されたものである。同機は戦後に大規模な修復を受け、現在良好な状態で保存されている三式戦闘機としては世界で唯一である。
この機体は、京王百貨店の「太平洋戦史展」 や遊園地での展示や航空自衛隊岐阜基地での23年間の保管ののち、1986年からは鹿児島県知覧町に貸与され知覧特攻平和会館に展示されていたが、2015年9月に岐阜県各務原市にある川崎重工岐阜工場に搬入されて修復を受け、神戸市での展示を経て、2016年11月に再び各務原市へ戻り、岐阜かかみがはら航空宇宙博物館の増改築が終わるのを倉庫で待ち2018年3月24日より本館内で展示されている。機体番号は従来、"5017"あるいは"61217"と推測されていたが、2015年~2016年にかけて行われた修復の中で発見された機体各部に残るステンシル跡から、"6117"であることが判明した。
日本にはこのほか高知県沖の海中から引き上げられた機体が京都嵐山美術館にて、胴体前部と主翼桁のみという不完全な状態のものが展示されていたこともある。
また、海外ではオーストリア南部のワンガラッタ市の航空機復元会社に、川崎重工業の現役及びOB社員によるボランティア・グループが協力して飛行可能なように復元中の一型がある
アメリカでは、フロリダ州のファンタジー・オブ・フライトで修復待ちの二型(製造番号:川崎379、飛行第68戦隊または78戦隊所属)を見ることができる 他、ヴァージニア州ではジェラルド・イェイゲン(Jerald Yagen)所有の二型(製造番号:川崎640、飛行第64戦隊所属機)があり、同氏運営の軍事航空博物館倉庫で修復中である。
他にも、ニューギニア島のチェンデラワシ湾海底に残る機体と主翼の一部が水中写真家の戸村裕行によって撮影され、それが飛燕であると潮書房「丸」編集部の鑑定により発表されるなど、未だに太平洋の各地に残骸が存在する。
2017年に入り、1970年台にパプアニューギニアのジャングルで発見されオーストラリアのコレクターが保有していた残骸がヤフーオークションに出品された。この機体は倉敷市の会社経営者が1500万円で落札し、11月30日に倉敷市にて引き渡された。