Расчеты показали, что самолет будет на 1 метр длиннее, на 50 % тяжелее и будет иметь поверхность крыльев на 30 % больше, чем предшественник. Планировалось, что истребитель будет развивать заметно большую скорость и иметь большую дальность действия, но при этом уступит Ки-27 в маневренности. Надежда возлагалась на разработку новых органов управления самолетом, но на это требовалось много времени. Итокаве пришлось приказать строить первые прототипы не дожидаясь новых решений.

Командование армейской авиации полагало, что успех истребителя Ки-27 в значительной мере связан с низкой нагрузкой на крыло, составлявшей всего 70–80 кг/м². У нового самолета нагрузка была больше — 85 кг/м². Чтобы этот параметр не вышел за определенные границы, поверхность крыльев пришлось увеличить еще. Сравнительные характеристики Ки-27 и Ки-43 даны в таблице:

Масса Несущая поверхность Нагрузка на крыло Ки-27 1650 кг 18.56 м² 88.9 кг/м² Ки-43 2048 кг 22.00 м² 93.1 кг/м²

Чтобы довести нагрузку на крыло до 85 км/м², площадь крыла следовало увеличить до 24,1 м², что отрицательно сказалось бы на скорости и маневренности. Некоторые надежды возлагали на то, что Ки-43 отличался лучшей удельной мощностью по сравнению с Ки-27: 2,15 кг/ л.с. против 2,32 кг/л.с., соответственно. Дополнительную сложность доставляла необходимость уменьшить диаметр воздушного винта, поскольку массу планера удалось в последний момент уменьшить по сравнению с расчетной величиной.

Прототип 4301 был элегантным низкопланом с простым, чистым силуэтом. Простота конструкции и общая техническая концепция отчетливо показывали на его генетическое родство с Ки-27. Крылья с большой поверхностью имели монолитную трехлонжеронную конструкцию. Вооружение самолета по-прежнему состояло из двух 7,7-мм пулеметов Тип 89, размещенных в верхней части капота. Казенная часть пулеметов располагалась внутри кабины, пулеметы были синхронизированы с лопастями винта. Фонарь кабины, как у Ки-27 Ко, имел сдвигаемую центральную часть и обеспечивал достаточный обзор задней полусферы. Интерес представлял руль высоты, который по площади достигал трети от площади хвостового оперения. Вместо хвостового колесика по-прежнему стоял костыль. Фюзеляж кончался конусовидным выступом с позиционным огнем.

Начались заводские испытания. Параллельно шла сборка двух очередных прототипов: 4302 (собран в феврале) и 4303 (собран в марте 1939 года). В целом эти машины походили на 4301, за исключением мелких деталей конструкции, касавшихся в том числе моторной рамы, воздухозаборника карбюратора и фонаря пилота. Выпуск трех прототипов был обычным для Японии способом испытать новый самолет. По результатам испытаний машину или отправляли в серию, или передавали для устранения недостатков, или списывали за бесперспективность. Прототип в первый раз поднялся в воздух в начале января 1939 года с аэродрома Одзима в районе Ота. Этот аэродром использовался фирмой Накадзима в качестве опытного взлетного поля. Заводские испытания новой машины проходили успешно и в соответствии с планом.

Сегодня нельзя узнать, как в ходе заводских испытаний оценили самолет летчики-испытатели. Но уже весной все три прототипа передали в руки командования армейской авиации. Машины облетывали испытатели из летной школы в Акено. Отзывы армейских испытателей были очень резкие. Технические характеристики прототипов почти отвечали техническому требованию, к двигателю претензий также не было… Но летные качества самолета были ниже всякой критики. Истребитель тяжело и с запозданием реагировал на движения штурвала и имел невероятно большой радиус разворота во всех плоскостях. Кроме того, фонарь ограничивал поле зрения и был очень неудобным в эксплуатации. Убирающиеся шасси, которое даже с точки зрения руководства армейской авиации было факультативным, с точки зрения асов казалось непозволительной роскошью, лишь утяжеляющей машину. По мнению летчиков, главным фактором победы в воздушном бою была маневренность. С этой точки зрения, особенно при сравнении с легким и маневренным Ки-27, мнение летчиков было радикальным — самолет не оправдал надежд. Надежды не возлагались и на модификацию самолета с неподвижным шасси, если такой самолет вообще существовал (В старых источниках упоминается об облегченной модификации Ки-43 с неподвижным шасси, а также о модификации Ки-27 с убирающимся шасси. Однако никаких фактических доказательств существования таких самолетов нет. Скорее всего, это отголоски каких-то ошибок в переводе, выполненных в ходе войны или сразу после нее. Правда, было выпущено два экземпляра Ки-27 Каи. облегченных по сравнению с серийной версией. Однако облегченные машины в производство не пошли.). Такой отзыв означал свертывание дальнейших работ над проектом.

Ки-43-I-Хей из 47-го докурицу-чутая, конец 1943 года.

Ки-43-I–Xeй во время пуска двигателя с помощью специальной установки.

Здесь следует сказать несколько слов о двигателе самолета, создание которого стало единственным результатом проекта. Ха-25 был 14-цилиндровым двухрядным звездообразным двигателем с одноступенчатым компрессором. Мотор развивал мощность 950 л.с. Разработанный, испытанный и готовый к эксплуатации к моменту появления самолета Ки-43, двигатель Ха-25 был плодом многолетних усилий инженеров фирм Накадзима и Огикубо. Конструктивно двигатель напоминал аналогичные американские образцы. Двигатель характеризовался высокой мощностью при низкой массе, сравнительно маленький внешний диаметр, хорошие мощностные характеристики на низких и средних высотах, очень ровная работа и необычайная экономичность. При соответствующей эксплуатации и техническом обслуживании двигатель отличался надежностью и значительным ресурсом.

Весной 1940 года двигатель впервые установили на третьем предсерийным морском истребителе Мицубиси А6М1 «Зеро», после чего самолет пошел в серию. Двигатель получил обозначение Сакэ 12 (позднее Сакэ 21 В морской авиации двигатель обозначался NK1C (Сакэ 12) или NK1E (Сакэ 21). В армейской авиации двигатель получил обозначение армейский 14-цилиндровый радиальный двигатель Тип 99. Кроме того, существовала единая система обозначения армейской и морской авиации. По этой системе двигатель обозначался Ха-35/21.) Кроме того, самолет испытывался с двигателем Мицубиси Цуйсей 13, однако испытания кончились провалом. Можно смело утверждать, что двигатель Ха-25 был одним из лучших авиационных двигателей 2-й Мировой войны. Двигатель пользовался успехом как у японских, так и у американских пилотов и механиков. Это был один из редких случаев, когда появление нового самолета совпало с появлением подходящего для него двигателя. Следует помнить, что двигатель создавался прежде всего для армейского истребителя, поэтому его испытывали и облетывали на первых экземплярах Ки-43.