Вскоре после начала производства на заводе Акаси двигателя На-40 инженеры "Каваниси" приступили к разработке более мощной версии этого двигателя - На- 140. Главной задачей работ было поднятие высотности, и Такео Дои решил, по настоянию воздушного штаба, установить 1500-сильный На-140 на новый вариант Ки- 61. В декабре 1943 г первый опытный Ки-61-II был поднят в воздух. Площадь его крыла была увеличена на 10%, а переделанный фонарь кабины позволил улучшить обзор пилота. Летные испытания показали низкую даже для опытного образца надежность двигателя На-140. Особенно сказывалась малая прочность коленчатого вала. Не обошлось без поломок даже в конструкции нового крыла. Управляемость также была ниже желаемой. В результате из 11 заложенных Ки-61-II были закончены только восемь. Девятый опытный самолет был закончен в апреле 1944 г уже в варианте Ки-61-II КАИ. Фюзеляж был удлинен с 8,94 до 9,16 м, площадь киля была увеличена, а увеличенное крыло поменяли на обычное. Проблемы с планером таким образом были решены, и когда двигатель работал без проблем Ки-61 - II КАИ мог достигать скорости 610 км/ч на высоте 6000 м, а высоту в 5000 м набирать за шесть минут. Уверенное в возможности решения проблемы с двигателем министерство снабжения приказало Кавасаки запустить самолет в серию под обозначением "истребитель армейский тип 2 модель 2".

Начиная с сентября 1944 г, Ки-61-II КАИ выпускался в двух вариантах: "модель 2А" с вооружением из двух синхронных 20-мм пушек Но-5 и двух крыльевых 12,7-мм пулеметов "тип 1" и "модель 2В" с вооружение из четырех 20-мм пушек Но-5 - в фюзеляже и на крыле. Ки-61-II так и не заменил в боевых частях Ки- 61-I из-за постоянных проблем с двигателем - над Японией использовалось сравнительно немного этих "Хиенов". При нормальной работе двигателя Ки-61-II КАИ был неплохим высотным перехватчиком - он единственный мог сохранять боевые порядки на высоте полета американских бомбардировщиков В-29. Однако из-за низкого качества производства и плохого обслуживания На-140 редко выдавали полную мощность. Окончательно производство "армейского типа 2 модели 2" было прекращено, когда 19 января 1945 г американцы разрушили завод в Акаси, выпускавший двигатели для истребителя. Всего почти за год было выпущено 374 планера Ки-61-II КАИ и только треть из них поступило в боевые части. 275 оказались без двигателей, но вскоре их оснастили двигателями воздушного охлаждения Мицубиси На-112-11, в результате чего родился новый истребитель Ки-100. До этого планировалось производство нового варианта - Ки-61-III, но выпустили только один опытный самолет - аэродинамический прототип.

Самолет представлял собой Ки-61-II с фонарем кругового обзора.

Всего было выпущено 3078 самолетов Ки-61, включая опытные и переделанные в Ки-100. Из-за постоянных проблем с двигателями "Хиен" так и не стал массовым самолетом в боевых частях по сравнению с куда более многочисленными истребителями Накадзимы. На переломе войны он оказался единственным, способным противостоять более скоростным истребителям союзников, сочетая традиционную для японских самолетов маневренность с прочной и живучей конструкцией.

Тип: одноместный истребитель.

Двигатель: Кавасаки На-140 (Кавасаки На- 40 "армейский тип 2") -12-цилиндровый, жидкостного охлаждения, взлетной мощностью 1500 (1180) л.с. и 1250 (1100) л.с. на высоте 5700 (3900) м.

Вооружение: две синхронных 20-мм пушки Но-5 и либо два 12,7-мм крыльевых пулемета Но- 103, либо две 20-мм пушки Но-5 (два синхронных и два крыльевых 12,7-мм пулемета Но-103); две 250-кг бомбы.

Максимальная скорость: 610 (592) км/ч на высоте 6000 (4860) м.

Крейсерская скорость: (400 км/ч на высоте 4000 м).

Время подъема на высоту: 5000 м - 6 (5,5) мин.

Потолок: 11000 (11600) м.

Дальность полета: нормальная - 1100 (600) км, максимальная - 1600 (1100) км.

Вес: пустого - 2840 (2210) кг, взлетный - 3780 (2950) кг, максимальный - 3825 (3250) кг.

Размеры: размах крыла - 12 м; длина - 9,16 (8,75) м; высота -3,7 м; площадь крыла - 20 м².

Несмотря на завал работ с доводкой Ки-45 и с проектированием будущих Ки-60 и Ки-61, Такео Дои нашел время в 1939 г создать довольно нестандартный скоростной истребитель. Настоятельная необходимость в современных типах самолетов не позволяли воздушному штабу поддержать работу Кавасаки в этом направлении. Только в октябре 1940 г было выдано специальное задание к "конструкции 64" (Ки-64), требовавшее достижения максимальной скорости 700 км/ч на высоте 5000 м и набор высоты в 5000 м за 5 мин.

Такео Дои в тесном взаимодействии с мотористами завода в Акаси выбрал для самолета двигатель Кавасаки На-201 мощностью 2350 л.с., представлявший собой спарку двух 12-цилиндровых двигателей На-40 жидкостного охлаждения. Причем спарка была разнесенной - один двигатель ставился перед кабиной пилота, другой - за кабиной. Винт был соосный, причем передний винт изменяемого шага приводился во вращение задним двигателем, а задний винт - фиксированного шага - передним двигателем. Главной особенностью самолета было использование испарительной системы охлаждения с поверхностным конденсатором на крыле и закрылках. В каждом крыле находилось 70 литров воды для системы охлаждения, а площадь поверхностного конденсатора была 24 м². Передний двигатель использовал конденсатор левого крыла, а задний - правого. Крыло имело ламинарный профиль. Конструкция крыла позволила разместить в нем и топливные баки, и две 20-мм пушки Но-5. Вся силовая установка испытывалась во время интенсивных продувок в аэродинамической трубе, а испарительная система охлаждения - на специально доработанном Ки-61. Все эти работы хотя и задержали готовность опытного самолета до декабря 1943 г, позволили избежать проблем с системой охлаждения. Такая система охлаждения позволяла получить дополнительно прирост скорости в 40-50 км/ч, ее уязвимость не считалась серьезным недостатком, правда, она не позволяла разместить в крыле большой запас топлива.

Начиная с декабря 1943 г, было совершено всего пять испытательных полетов. В последнем из них возник пожар заднего двигателя, что привело к аварийной посадке. Двигатель был отправлен для ремонта в Акаси, а самолет - в Гифу. Восстановление двигателя так и не закончили. С окончанием войны американцы отправили самолет и элементы системы охлаждения для испытаний в Райт-Филд.

Серийный вариант самолета Ки-64 КАИ планировалось оснастить более мощным двигателем На-201 в 2800 л.с. и оснастить винтом-автоматом. Ожидалась максимальная скорость в 800 км/ч, но решили сосредоточиться на доводке серийных самолетов.

Тип: одноместный истребитель.

Двигатель: Кавасаки На-201 - 24-цилиндровый, водяного охлаждения, взлетной мощностью 2350 л.с. и 2200 л.с. на высоте 3900 м.

Вооружение: две синхронные и две крыльевые 20-мм пушки Но-5.

Максимальная скорость: 690 км/ч на высоте 5000 м.

Время подъема на высоту: 5000 м - 5,5 мин.

Потолок: 12000 м.

Дальность полета: 1000 км.

Вес: пустого - 4050 кг, взлетный - 5100 кг.

Размеры: размах крыла - 13,5 м; длина - 11,03 м; высота - 4,25 м; площадь крыла - 28 м².

Успехи немецких пикирующих бомбардировщиков во время войны в Испании и в кампаниях против Польши и Франции, особенно подогретые фашистской пропагандой, привлекли внимание воздушного штаба армии, который в сентябре 1941 г предложил "Кавасаки кокуки коде К.К." начать работы по специализированному пикировщику, предназначенному для поддержки войск на поле боя. По заданию самолет должен был быть двухмоторным, нести вооружение из двух 12,7- мм пулеметов в носовой части и одного подвижного оборонительного 7,7-мм пулемета, стреляющего назад. Нормальная, бомбовая нагрузка определялась в 300 кг, максимальная - в 500 кг.