El caza japonés Kawanishi N1K-J Shiden

18-4-2017: Correcciones en el texto.

Es bien sabido que la fama del Zero eclipsó a casi todos sus compañeros de contienda, y en algunas fases de la guerra hasta a sus enemigos, pero los diseñadores japoneses siguieron trabajando y creando excelentes aviones. Uno de estos fue el Kawanishi N1K-J. Como otros modelos japoneses de grandes prestaciones, entró en servicio demasiado tarde y cuando apenas había recursos para corregir los problemas de juventud. No obstante, el N1K1-J –apodado George por los aliados- se convirtió en uno de los mejores aviones de la Marina Japonesa.

Desarrollo

La historia del N1K-J es de lo más rocambolesca. En la Segunda Guerra Mundial (SGM) y por motivos de tiempo o economía modificaron cazas terrestres para utilizarlos en portaviones. El mejor ejemplo sería el Seafire junto al Bf 109 T. El caso del N1K1-J es único porque este interceptor se diseño a partir de un hidroavión. Esto no debe conducir a pensar que el George era un caza de pésimas prestaciones. En el Pacífico este tipo de aparatos eran muy importantes al no necesitar bases para operar, y Japón no escatimó esfuerzos en diseñar modelos muy modernos.

Uno de estos fue el N1K1, encargado a Kawanishi. El primer ejemplar fue entregado a la Marina el 17 de Agosto de 1942 para realizar las primeras pruebas en servicio. Los trabajos de diseño habían durado casi 2 años (fueron iniciadas en Septiembre de 1940), pero las especificaciones eran notables:

- Planta motriz Mitsubishi Kasei-13 de 1.460 HP.
- Ala con perfil laminar.
- Armamento de dos ametralladoras de 7.7mm y dos cañones de 20 mm.
- Velocidad máxima de 490 km/h a nivel de mar (frente a 430 del Zero).

Mientras se completaba el trabajo de diseño, Kawanishi realizó estudios con la célula del N1K1. Una versión terrestre de la célula no utilizaría flotadores, por lo que el salto en prestaciones sería notable. Los ingenieros presentaron los resultados en Diciembre de 1941 y estimaron que con un motor Nkajima Homare de 1.800 HP y tren de aterrizaje retractil, el avión resultante podía alcanzar una velocidad de 650 km/h.

Hidroavión N1K1 Kyofu.

 

Kawanishi decidió seguir con los trabajos de diseño sin la participación de la Marina –lo que es conocido como “aventura interna”. Para minimizar el coste os cambios se limitaron lo máximo posible, de manera que el caza pudiese aprovechar componentes del N1K1. El prototipo fue denominado X-1 y a pesar del potencial presentaba un gran inconveniente, que era el diseño del tren de aterrizaje. Debido a la mayor envergadura de la hélice y la configuración ala (media altura del fuselaje) las patas del tren tenían que ser muy altas. Esto representaba todo un desafio para Kawanishi, que tenía mucha experiencia con hidroaviones pero no con cazas de combate.

Los trabajos de diseño duraron en torno a un año, y en Diciembre de 1942 estaba construido el primer aparato. El 27 realizó su primer vuelo. El motor era un Najima Homare 11 de 1820 HP con una hélice de 4 palas de origén alemán (VDM). El armamento era similar al del N1K1, dos ametralladoras de 7,7 mm Modelo 97 y dos cañones de 20 mm Modelo 99 en un par de góndolas.

N1K1-J inicial (http://www.warbirdphotographs.com).

A pesar del potencial, la Marina no se interesó mucho por el proyecto. En Octubre se acababa de recibir un nuevo interceptor, el J2M3 Raiden, por lo que no había necesidad de otro aparato. Por si esto fuera poco, ordenó a Kawanishi comenzar a diseñar un nuevo interceptor, el K-90, que competiría con el Mitsubishi J4M1. A pesar de las dificultades, se siguió con el diseño y para Julio de 1943 ya había 4 prototipos disponibles. 

 
Si se tienen en cuenta algunos de los problemas del prototipo, la decisión de la Marina no es tan criticable. Como todos los aparatos equipados con motores de gran potencia (+1.500 HP), el X-1 tenía problemas de fiabilidad: el motor vibraba y se calentaba en exceso, el funcionamiento de la hélice motriz era tosco y se producían muchas pérdidas de aceite. Merece la pena recordar que esto no es culpa de Kawanishi sino de Nakajima, que fabricaba el motor Homare. Este modelo también era utilizado por el Ki-84 Frank y dio todo tipo de problemas.

Otro problema importante era el del tren de aterrizake. Kawanishi no tenía mucha experiencia con ellos, y el del Shiden era complejo. La ala a altura media obligaba a un tren de aterrizaje largo, por lo que las patas eran desplegables. Este sistema nunca fue muy fiable.

Con todos estos inconvenientes, las prestaciones eran bastante menores a las esperadas por Kawanishi. La velocidad máxima en el prototipo llegaba a 575 km/h. No es de extrañar que los pilotos de pruebas de la Marina fuesen muy críticos con el aparato tras realizar una serie de pruebas en Julio de 1943. Aparte de resaltar los problemas explicados, destacaron el mal acabado del aparato.

En cualquier caso, la Marina sí que se interesó por el proyecto. La guerra se volvía contra Japón y el interceptor por el que se apostó, el Raiden, estaba dando problemas. Por suerte, Kawanishi ya había comenzado un programa de modificaciones en el George para eliminar los principales problemas. La ala pasaría a la parte inferior del fuselaje, con lo que se podría montar un tren de aterrizaje más simple. Al mismo tiempo, la estructura se simplificó y se refinó la aerodinámica. Bajo estas premisas, la Marina se decidió a apoyar el proyecto. El prototipo sería aceptado en servicio pero como un modelo de transición, denominado N1K1-J. Mientras tanto se terminaría de desarrollar la versión final con todas las modificaciones, denominada N1K2-J.

La situación de la guerra también afectó al N1K1. Con menos de 100 aparatos construidos, se decidió suspender el desarrollo de versiones más avanzadas. En la situación de Japón, los hidroaviones no tenían sentido. Irónicamente, Kawanishi se benefició de la situación, porque la Marina también ordenó cesar el desarrollo del caza experimental J6K1, un derivado del J3K1.

La producción del N1K1-J se ejecutó con rapidez. Se asignaron dos plantas, una en Naruo y otra de reciente construcción en Himeji. Antes de comenzar la producción se realizaron numerosos cambios menores, pero también dos importantes. El motor pasó a ser una versión más moderna y sobre todo fiable, la Homare 21 de 1990 HP. El armamento fue reforzado; las góndolas pasaron a montar cañones de 20 Tipo 2 y se instalaron en las alas otros 2 del mismo modelo. Para aumentar la autonomía el George podía montar un depósito desechable de 400 litros. Esta versión fue designada N1K1-Ja “Shiden” Modelo 11. 

N1K1-J con un depósito de combustible desechable (www.warbirdphotographs.com).

Sumario de versiones del N1K1-J

Como es lógico, Kawanishi desarrolló diferentes versiones con más prestaciones y capacidad de carga. Las principales son las siguientes:

- N1K1-Ja “Shiden” Modelo 11A: Similar a la descrita pero con el armamento reforzado. Se elimaron las ametralladoras del fuselaje pero las alas pasaron a montar internamente 4 cañones de 20 mm Tipo 99 Modelo 2. Con esta configuración el Shiden pasaba a ser uno de los cazas más pesadamente armados del Pacífico, incluyendo a modelos americanos.

- N1K1-Jb “Shiden” Modelo 11B: Pilones de las alas reforzados para poder cargar bombas de 250 kg (en vez de 60). Las superficies de la cola recibieron pequeñas modificaciones.

- N1K1-Jc “Shiden” Modelo 11C: Comparable a la B pero adaptada para misiones de caza-bombardero. Se instalaron otros 2 pilones en las alas, dando una capacidad de carga de 1.000 kg.

- N1K1-J Kai: Variante experimental con un cochete de propulsión sólida debajo de la parte posterior del fuselaje.

- N1K1-J “Shiden” Modelo 11 Kai: Versión diseñada para atacar la flota americana en caso de invasión. Se adaptó un panel central con capacidad de 6 cohetes. Nunca entró en servicio.

Desarrollo del N1K2-J

Esta variante sería la última en entrar en servicio. Como se ha comentado anteriormente, Kawanishi la desarrolló con el objetivo de eliminar algunas de las deficiencias de la versión inicial. El morro se rediseñó para mejorar la aerodinámica. La longitud del fuselaje se aumentó y se rediseñaron las superficies de cola. Las alas se recolocaron en la parte inferior del fuselaje, por lo que se pudo modificar el tren de aterrizaje. El N1K2 montaba un modelo mucho más fiable y sencillo. Kawanishi también intentó simplificar la producción, reduciendo el número de remaches, tornillos y tuercas. El número de piezas pasó de 66.000 a 44.000.

Las modificaciones dieron un buen resultado, pero no tanto como se esperaba. Los pilotos de pruebas alabaron la mejor visibilidad delantera, la mayor sensibilidad de los controles y el nuevo tren de aterrizaje. Sin embargo las prestaciones no mejoraron sustancialmente, y la velocidad sólo aumentó en ~13km/h. De nuevo gran parte de los problemas eran causados por el motor. El Homare 21 seguía dando problemas, y no se podía hacer nada porque no había otros modelos de similar potencia disponibles. En cualquier caso, el N1K2-J era claramente superior al otro interceptor de la marina, el J2M3. Su velocidad máxima era 6 km/h superior. La visibilidad y maniobrabilidad eran mejores, y el alcance mucho más alto. La marina entonces decidió que el Shiden se convertiría en el principal interceptor, ordenando su producción en las siguientes fábricas:

- Naruo y Himeji (Kawanishi).
- Ettoku (Aichi).
- Tsurashima (Mitsubishi).
- Shinono (Showa).
- Instalaciones de la marina en Hiro y Omura.

Sumario de versiones del N1K2-J

Como en la anterior variante, el N1K2-J fue producido en diferentes modelos. A notar la aparatosa designación de los mismos, muchos de los cuales no pasaron de prototipos:

N1K2-J “Shiden” Modelo 21: variante más producida. Tenía algunas diferencias con el prototipo inicial y montaba un capo similar al del N1K1-J Modelo 11 para facilitar la producción.

N1K2-J “Shiden Kai” Modelo 21A: cazabombardero con 4 pilones con capacidad de hasta 250 kg.

N1K2-K “Shiden Kai” Rensen: versión biplaza para entrenamiento. El motor y el armamento eran similares al Modelo 21. Tan solo se produjo una pequeña cantidad en la fábrica de Naruo.

N1K3-J “Shiden Kai” 1 Modelo 31: el fuselaje fue alargado 150mm para corregir un problema en el centro de gravedad. Se reforzó el armamento mediante la instalación de 2 ametralladoras Tipo 3 de 13.2mm. Sólo dos ejemplares fueron fabricados en Himeji.

N1K3-A “Shiden Kai” 2 Modelo 41: versión embarcada del N1K3-J. Nunca fue producido.

N1K4-J “Shiden Kai” Modelo 32: similar al N1K3-J pero con un Homare 23 de 2.000 HP y un inyector de combustible de baja presión. Dos construidos en la planta de Naruo.

N1K4-A “Shiden Kai” Modelo 4 42: versión embarcada del N1K4-A con un gancho en la parte trasera del fuselaje. Se construyó un ejemplar en Naruo.

N1K5-J “Shiden Kai” 5 Modelo 25: desarrollo del N1K2-J con el armamento del N1K3-J y motor Ha-43 de 2.200HP.Se construyó un prototipo que fue destruido en un ataque a la fábrica de Naruo.

En combate

La primera unidad en recibir el Shiden fue el 341 Kokutai (Cuerpo Aéreo Naval), traído de vuelta a Japón tras estar desplegado con la 1ª Flotilla Aérea. La unidad experimentó muchos problemas con el aparato debido a los problemas en tren de aterrizaje y motor. A pesar de todo el periodo de formación se desarrolló a un ritmo aceptable. El Octubre de 1944, cuando los americanos desembarcan en Leyte (Filipinas), el 341 cuenta con más pilotos que aviones, por lo que puede transferir pilotos al 201 Kokutai. Curiosamente esta unidad no está equipada con Zeros sino con J2M3 Raiden, el interceptor diseñado por la marina. El 201 fue el primer cuerpo en utilizar los Shiden en combate, perdiendo varios el 17 a causa de ataques de los aviones americanos. El 23 del mismo mes arriba a Filipinas el 341, que pasa a basarse en Clark Field.

N1K1-J capturado por los americanos en Luzon (www.archives.gov via John T. Pilot

Desde el primer momento las operaciones fueron complicadas debido a la enorme superioridad de los americanos. Además, el Shiden sigue teniendo muchos problemas de fiabilidad y la construcción es diferente. Japón necesitaba compensar las pérdidas y no dudó en reclutar personal técnico de fábricas, con un nefasto efecto en la calidad de producción. En un picado a alta velocidad existía el riesgo de perder el tren de aterrizaje o que se deformase el metal. Los frenos eran deficientes, hasta el punto de que en ocasiones, los aterrizajes se realizaban en la tierra paralela a la pista, de tal manera que no se pasasen de frenada. Los pilotos debían tener cuidado con algunas características, los mandos eran muy sensibles y entraba en pérdida repentinamente. Entre algunos tripulantes el Shiden era referido como “la chica cachonda del barrio”.

Algunos de los problemas no estaban relacionados con Kawanishi. En 1944 el combustible disponible era de mala calidad, pues era mezclado con otras sustancias para aumentar las reservas. Los N1K basados en Japón utilizaban un combustible de 875 octanos, bastante menos que el de los americanos.

En cualquier caso, el Shiden era un enemigo a tener en cuenta, y mucho mejor armado y protegido que el Zero. Su velocidad máxima estaba entre el F6F-3 y F6F-5 Hellcat, pero estaba mejor armado. El sistema de flaps automáticos ayudaba en los combates cerrados y aumentaba la maniobrabilidad. El Lt Cdr Marshall Beebe, as de Hellcat y piloto de pruebas, afirmaba que era comparable o mejor que el F6F. Según Yoshio Shiga, el George podía combatir con un Hellcat pero tenía problemas con un Mustang.

Los japoneses también intentaron utilizar Shiden para interceptar las flotas de B-29, pero a cotas altas (>10.000 metros) el motor Homare perdía mucha potencia. Además, los pilotos solían realizar misiones de cazabombardero y no estaban entrenados en interceptar bombarderos pesados.

El George fue utilizado por una de las unidades más famosas de la marina japonesa, el 343 Kokutai. En Diciembre de 1944 Minoru Genda es autorizado a formar una unidad de combate de élite. El objetivo es recuperar el control del aire, y también mostrar una alternativa a las tácticas Kamikaze, que eran apoyadas por muchos mandos. Formada con pilotos con una media de 500 horas de experiencia, los americanos se llevaron más de una sorpresa al entrar en combate con “aviones japoneses muy bien pilotados y agresivos”.

En manos del enemigo

Como es de esperar, varios Shiden fueron capturados por los americanos en diversos estados. En Filipinas se capturó un modelo N1K1-J intacto. Un piloto americano pudo realizar un vuelo de prueba ya que el estado mecánico del aparato era excelente, siendo la única excepción los frenos. El freno de estribor era literalmente inefectivo. El principal objetivo del vuelo era preparar el aparato para un análisis táctico completo, pero al final del aterrizaje la pata de estribor se colapsó, y el Shiden sufrió tantos daños que no volvió a volar. El informe del piloto afirma lo siguiente:

El N1K1-J posee excelentes características de despegue, trepada y alta velocidad, y ofrecía una buena visibilidad desde la cabina, pero desde el punto de vista del piloto era inferior al J2M3 Raiden, ya que no te impresionaba con esa sensación de confianza normalmente asociada a un avión bueno y sustancial. La configuración de la cabina era, en general, muy buena con todos los instrumentos bien agrupados. Los indicadores velocidad, revoluciones y presión estaban instalados en lo alto del panel de instrumentos y se leían cómodamente en el despegue. Todas las manivelas y controles eran fácilmente accesibles con la excepción del tren de aterrizaje y flaps.

Este caza era bastante confortable para un piloto de estatura normal, pero un punto cuestionable era la parte superior de la palanca de mandos (rigging of the stick) que estaba demasiado alta y demasiado hacia delante como para ser confortable. El avión parecía estar bien ventilado, aunque esto igual se debe a la ausencia de las armas en el fuselaje, ya que no había ningún equipo de ventilación en este aparato en particular. La palanca de pedales (para el timón de profundidad) era muy estrecha y aplicar los frenos con el timón al máximo era complicado. El cristal de la cabina era estrecho y no permitía muchos movimientos de la cabeza, pero la cabina estaba montada alta en comparación al fuselaje, lo que daba una buena visión sobre el morro, siendo la visión durante el caracoleo particularmente buena para un caza con tren de aterrizaje en la cola y mejor que en el J2M3 o Ki-84. La visión en general se puede considerar excelente.

El N1K1-J fue volado desde una pista de macadán y el caracoleo y manejo en tierra fueron pobres en general debido a la falta de efectividad de los frenos. El timón de profundidad era de poca utilidad en el caracoleo pero mejoraba con los flaps desplegados debido que la movilidad del timón aumentaba de 23 a 33° con los flaps desplegados. Si la potencia se aplicaba de manera gradual el despegue era normal con poca tendencia a desviarse, pero el avión era pesado de cola y esta no subía con agilidad. La distancia para el despegue era corta y el avión ascendía con facilidad a 105 millas por hora (mph), el tren de aterrizaje se retractaba lentamente con pocos cambios en el “trimado” del avión.

La trepada inicial era excelente. A 2350 rpm y una velocidad indicada de 140 mph la trepada indicada estable era de 2200 pies por minuto (fpm) a 8.000 pies. Posteriormente el avión fue probado desde la entrada en pérdida (stall) hasta 360 mph indicadas, y el timón se mostró ligero y efectivo mientras que los alerones se mostraron efectivos pero algo pesados a todas las velocidades hasta 320mph. la tasa de alabeo era buena hasta 360mph, cuando los alerones se volvían muy pesados. Los controles no estaban bien equilibrados porque el timón y elevadores eran mucho más ligeros que los alerones, y se podrían considerar como demasiado ligeros. El timón y los elevadores estaban equipados con “trim tabs”, y eran controlados por mandos instalados a babor de la cabina. Estos controles eran excelentes. A diferentes potencias y velocidades había considerables cambios en el trimado del timón.

La estabilidad del N1K1-J a velocidad de crucero era excelente. Esta fue comprobada a 7.000 pies a 2.100 rpm, tomas en el capó y de aceite cerradas, y una velocidad de 189 mph indicada. Direccionalmente y longitudinalmente era estable estáticamente y dinámicamente, y lateralmente era prácticamente neutral. Se hizo entrar al avión en pérdida en configuración limpia y sucia (con flaps), revelando una caída serie del ala de estribor cuando entraba en pérdida bajo todas las condiciones. La entrada en pérdida vino sin aviso alguno salvo cuando los flaps el capó estaban desplegados, que causaban una vibración antes de la pérdida. El N1K1-J entraba en pérdida a 100 mph en configuración limpia, con los flaps del capó a 104 mph, con el tren de aterrizaje desplegado a 100 mph, y con tren y flaps a 85 mph.

Como este particular N1K1-J se había estrellado y había sido reconstruido, y se desconocía la calidad de las reparaciones, no se realizaron maniobras bruscas, pero parecía que el avión podía ser dañado con facilidad como consecuencia de un uso brusco de los ligeros elevadores. Se realizó un alabeo de 1/3 a babor a 125 mph y 2G, ejecutó alabeos e Immelman con cierta torpeza pero giraba bien como resultado de su buena tasa de alabeo y ligeros elevadores.

En el vuelo de aproximación el tren y el control del flap tuvieron que ser colocados en neutra o sino no había presión en los frenos, y había demasiado cambio en el trimado cuando los flaps se bajaban y se perdía velocidad, pero aparte de esto la aproximación era muy simple con excelente visibilidad para el piloto.

El avión era sencillo de aterrizar con los suaves amortiguadores y la cola se posaba suavemente, pero en un aterrizaje con viento cruzado era obvio que, a pesar de ser estable en el momento de aterrizar, el N1K1-J no debía ser operado desde pistas poco preparadas porque los frenos eran pobres.

La planta motriz Homare parecía muy satisfactoria, encendiéndose con facilidad en frio pero con suciedad a temperaturas más altas. El funcionamiento era suave a todas las revoluciones. El control de mezcla era similar al del North American T-6 con un cierre positivo instalado., y el funcionamiento de la hélice estaba regulado con el acelerador y funcionaba muy bien, este control automático de la hélice-acelerador era sin lugar a dudas ventajoso en un combate. La refrigeración del motor no era buena, y los flaps del capo debían abrirse bastante en una trepada normal, y la temperatura de las cabezas de los cilindros dependía mucho de la posición de estos flaps.

El vuelo duró 1h 45min, y las conclusiones fueron que el N1K1-J tenía los siguientes aspectos positivos: buena visión, buena estabilidad, buenas características de despegue; buenas prestaciones, alta velocidad en picados y una buena organización de los instrumentos. Las características negativas eran: pobre entrada en pérdida y aceleración en las características de la pérdida; inefectividad de los frenos y de acción de cola para frenar; tren de aterrizaje débil; sistema de flaps y tren de aterrizaje complejos; controles pobremente equilibrados y alerones pesados a altas velocidades.

Fuentes y enlaces de interés:

- Kawanishi Kyofu, Shiden and Shiden Kai Variants, de R. Francillon, Aircraft in Profile 213, Profile publication (1971).
- Aircraft Enthusiast, pag 178-183 (Abril 1973).
- Genda's Blade: Japan's Squadron of Aces: 343 Kokutai, de H. Sakaida y K. Takaki, Kisselburg Military Books (2003).
- Revista "After the Battle", número 28.
- http://www.indianamilitary.org/FreemanAAF/AirPower%20Jan75/AirPower%20Jan75.htm
- http://www.j-aircraft.com/
- www.ww2aircraft.net/forum
- https://ja.wikipedia.org/ 

Apéndice 1: producción mensual del Shiden y Shiden Kai

El verdadero problema de Japón era la enorme desventaja que tenía frente a EEUU en términos de producción. Las gráficas 1 y 2 muestran la producción mensual del Shiden en sus diferentes variantes (hacer click para agrandar). En 1943 la producción fue casi testimonial, y en 1944 apenas se sobrepasó un centenar. En 1944 EEUU fabricada en un mes 500 Hellcats con facilidad.

Apéndice 2: Kawanishi Shiden hoy en día

En la actualidad hay 4 N1K expuestos en museos. Tres de ellos están en EEUU, donde fueron transportados para ser estudiados. Uno de ellos ha sido reconstruido con componentes de otros aviones.

El cuarto está en Japón, y presenta una historia más dramática. No fue encontrado hasta noviembre de 1978. Un buceador estaba buscando un ancla en la bahía de Hido cuando encontró un avión sumergido a 30 metros de profundidad.

Tras el hallazgo varios buceadores acompañados por cámaras investigaron el avión. Se trataba de un Shiden Kai. Las palas de la hélice estaban dañadas, y los extremos estaban en ángulos rectos.Esto indicaba que había amerizado. Varias piezas del recubrimiento del motor se habían desprendido. Las alas también presentaban daños.

En el fuselaje se podían apreciar orificios, probablemente causados por fuego enemigo. Había corrosión en todo el aparato y en la cabina algunos instrumentos se habían desprendido por ello. Los buzos buscaron cualquier tipo de resto humano, pero en la cabina no había nada. Sólo se encontraron dos botas y un casco.

Recuperación del Shiden Kai (After the Battle).

Expuesto en el museo tras ser restaurado (wikipedia.jp.

Las investigaciones permitieron identificar la unidad del avión. Pertenecía al 343 Kautuka, dirigido por el as Minoru Genda y equipado con 120 Shidens. Está unidad fue una de las más efectivas en los últimos meses de la guerra. El 24 de julio de 1945 esta unidad lanzó 21 aviones contra una formación de bombarderos. Seis Shiden fueron derribados. El ejemplar hallado es uno de ellos, pero nunca se pudo identificar cuál. Los símbolos del fuselaje habían sido borrado y el piloto no fue hallado. Lo más probable es que estuviese herido y se ahogase intentando alcanzar la costa, a 200 metros del lugar del hallazgo.

En julio de 1979 el avión fue izado. El proceso se hizo lentamente (1 metro/minuto) para evitar daños. Familiares y veteranos fueron testigos. Minoru Genda también estuvo presente. El avión se encontraba en una condición razonable pero afectado por la corrosión. En el interior había 500 proyectiles (de 900).